La ricerca di Walter Drugan
Meccanica e la matematica applicate al comportamento microscopico dei materiali
intervista di Elisabetta Nones a Walter J. Drugan

Walter J. Drugan (University of Wisconsin) è un esperto di fama internazionale nel settore della meccanica dei solidi e della frattura. Invitato dal professor Davide Bigoni, direttore del Dipartimento di Ingegneria meccanica e strutturale, è titolare di una posizione di visiting professor finanziata dal Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca presso la Facoltà di Ingegneria di Trento, dove si tratterrà per quindici mesi. Per conoscere meglio i suoi ambiti di ricerca lo abbiamo incontrato e gli abbiamo posto qualche domanda.

Professor Drugan, come è nata la collaborazione con il professor Bigoni e quindi con l’Università di Trento?
Io e Davide abbiamo sempre lavorato in campi di ricerca molto simili e ci siamo inizialmente conosciuti leggendo le nostre pubblicazioni. Nel 1995 ho trascorso un anno sabbatico alla Università di Cambridge in Inghilterra e da lì sono partito con il professor John Willis per tenere un ciclo di conferenze in Italia, dove ho incontrato Davide. Da allora abbiamo cominciato a lavorare insieme. Nel 1999 abbiamo tenuto un corso al CISM (International Centre for Mechanical Sciences) di Udine e in quella occasione ho trascorso un paio di mesi all’Università di Trento, dove mi sono trovato molto bene. Nell’ambito del progetto di ricerca che sto svolgendo, mi tratterrò per un totale di quindici mesi, in tre periodi di cinque mesi per tre anni.

Di cosa si occupa esattamente?
Mi interessa la teoria micromeccanica dei solidi, con particolare riferimento ai materiali avanzati, compositi e monocristallini. In questo ambito mi sono occupato dei meccanismi nonlineari di deformazione e di frattura che si sviluppano nei componenti meccanici quando sono sottoposti a condizioni di carico estreme. Per esempio, ho portato avanti una ricerca sul comportamento a frattura dei monocristalli che vengono impiegati nella tecnologia relativa ai motori a turbina.
 

Stato tensionale all'apice di una frattura in un monocristallo	Stato di deformazione all'apice di una frattura in un monocristallo

La sua ricerca si svolge in parte anche qui a Trento?
Assieme a Davide abbiamo pensato che la nostra attività di ricerca non dovesse rappresentare una mera estensione dei nostri lavori precedenti, ma abbiamo deciso di investire una parte considerevole della nostra attività su ricerche che secondo la nostra opinione sono fortemente innovative, senza porre alcun vincolo sulle difficoltà tecniche che queste scelte avrebbero implicato. Siamo perfettamente consci che in questo modo la nostra attività di ricerca risulterà a forte rischio, ma desideriamo in questo modo trarre pieno vantaggio dalla nostra collaborazione.
Abbiamo identificato diversi problemi di interesse e, in particolare, stiamo lavorando a due progetti di ricerca. Un tema di ricerca riguarda la possibilità di descrivere il comportamento irreversibile delle deformazioni nei materiali duttili, facendo direttamente ricorso alle equazioni che governano l’evoluzione dei difetti nei reticoli atomici. Il risultato di questa ricerca porterebbe ad una rigorosa derivazione di leggi di comportamento che sono state fino ad oggi formulate solo su base empirica. Un altro tema di ricerca riguarda il comportamento di materiali in cui sono presenti interfacce con microstruttura. Esempi di queste interfacce sono numerosi nei sistemi biologici come la cartilagine articolare e il legamento periodontale. Inoltre, un altro esempio di interfaccia attualmente molto sentito nella comunità scientifica emerge nel tentativo di accoppiare modelli atomistici e modelli macroscopici di comportamento meccanico.

Cosa potrebbe dire della sua esperienza di lavoro all’Università di Trento fino ad ora?
Ne sono molto contento. In particolare, il rapporto con i colleghi del Dipartimento è molto stimolante, inoltre insegno a un gruppo di studenti ben preparati e interessati alla materia. In diverse occasioni ho avuto modo di apprezzare il livello di partecipazione e coinvolgimento degli studenti alle mie lezioni, cosa che mi ha fatto enormemente piacere. Sono inoltre co-advisor della dottoranda Katia Bertoldi nell’ambito del progetto sulle interfacce meccaniche sopra descritto e ho conosciuto altri dottorandi davvero qualificati.

Walter J. Drugan ha conseguito la laurea in ingegneria alla Brown University e il master in ingegneria meccanica alla Stanford University. Nel 1982 ha ottenuto un secondo master in matematica applicata e il PhD in meccanica dei solidi alla Brown University. È full professor presso l’Università di Wisconsin-Madison. È autore di numerose pubblicazioni ed è stato insignito nel 1986 del National Science Foundation Presidential Young Investigator Award.