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ANALISI SPERIMENTALE - 149
b) Comportamento meccanico di uno scaffold: compressione e trazione
Negli ultimi decenni, molti studi sono stati compiuti per spiegare i meccanismi
che regolano il comportamento meccanico di uno scaffold (Sun/Shockdopole 1980,
Sun/Webb 1985, Wendle 1976, Hillard 1982) ma attualmente, ancora difficile risulta
la definizione di modelli meccanici che spieghino esaustivamente il
comportamento sperimentale.
Le proprietà di una struttura altamente porosa sono correlate alla sua morfologia
ed alle proprietà del materiale che lo costituisce. Il parametro principale che
definisce le proprietà di una schiuma è la densità relativa ρ */ρs dove ρs indica la
densità del materiale impiegato mentre ρ * si riferisce alla struttura comprensiva
dei pori.
Ad essa vanno aggiunti altri parametri relativi alle pareti di cella come il Modulo
di Young Es del materiale, il modulo E * relativo alla struttura comprensiva dei
pori, la resistenza a frattura σfs.
Dall’analisi della curva sforzo/deformazione relativa ad una prova a
compressione di una schiuma polimerica, si osserva che, successivamente ad un
tratto iniziale, a basse deformazioni, in regime di elasticità lineare, la struttura
presenta un plateau relativo alla deformazione plastica della schiuma associata al
collasso dei pori in essa contenuti. Per valori di deformazione molto elevati (50-
60%) i pori della struttura risultano oramai quasi totalmente collassati a seguito
delle condizioni di carico e pertanto la curva mostra una rapida risalita, relativa
alla risposta offerta dal materiale polimerico bulk.
Lo studio teorico di una schiuma risulta essere piuttosto complesso a seguito dei
molteplici parametri che ne caratterizzano il comportamento in condizioni di
carico.
Un approccio teorico semplificativo che consente di verificare la validità dei dati
sperimentali prevede la definizione del comportamento elastico lineare della
struttura attraverso tre distinti moduli: Il modulo di Young E *, il modulo di shear
G * ed il modulo di Poisson ν * riferiti alla parete della generica cella che costituisce
la schiuma. Nel caso particolare di struttura isotropa la definizione di due soli di
essi consente di definirla univocamente. Nel caso di struttura anisotropa il
numero di parametri da ricavare è più elevato.
In aggiunta un altro elemento di valutazione nella definizione del modello è
legato alla distinsione tra strutture a celle aperte e strutture a celle chiuse.
Nel primo caso, di interesse in questa sede, le cose sono più facili in quanto il
sistema può essere identificato con un array di elementi cubici di spigolo l e
spessore t.