Tecnologia meccanica - prima parte

INTRODUZIONE

Molto spesso all'interno di uno stesso prodotto si trovano materiali diversi. In generale vi e la tendenza a diminuire il peso.

Tecnologia meccanica -> riguarda i processi di trasformazione.

Processi di deformazione = non comportano una variazione di volume

Processi di asportazione = il materiale viene tolto per ottenere una geometria finale, vengono anche detti sottrattivi.

Ci sono anche processi additivi.

Tensione: dato un corpo in uno spazio tridimensionale se in equilibrio la sommatoria delle forze e nulla; tuttavia, quello che ti fa e ragionare su un volumetto infinitesimo in termini di tensione. Una forza puo agire ortogonalmente alle facce del cubetto

tensione = rapporto tra una forza e l'area sulla quale viene applicata

Non e detto che la forza sia applicata ortogonalmente, ma puo essere applicata anche tangenzialmente alla superficie.

tensione -> T_xy = lim_{ΔA -> 0} ΔF^x / ΔA^y

oppure T_xz, il primo indica la direzione della normale dell'area, il secondo la direzione della forza

Equilibrio = sommatoria delle forze e dei momenti e uguale a zero -> due tensioni che hanno nullo l'uno alle hanno ugual modulo.

Tutte le tensioni di un elemento elementare si possono mettere in forma matriciale, componenti normali alle facce = diagonale principali; altri luoghi componenti da taglio

σ = [ σ₁   τ₁₂   τ₁₃τ₂₁   σ₂   τ₂₃τ₃₁   τ₃₂   σ₃ ]

Tensore scomposto in varie parti -> perche uno stato tensionale puo essere sempre scomposto in due matrici tensori

[σ] = [ σ₁   τ₁₂   τ₁₃τ₂₁   σ₂   τ₂₃τ₃₁   τ₃₂   σ₃ ] = Deviatorica + Idrostatica

Convezione che si utilizza = positiva la compressione, dato che in questo ambito

si utilizzano piu' forte rispetto alle trazioni: p>0 compressione; p<0 trazione.

La deformazione e' data dal rapporto tra l'allungamento e la lunghezza iniziale, e' un numero adimensionale - invece una tensione [N/mm²] = [MPa].

E' piu' prattico utilizzare la deformazione rispetto all'allungamento perche' permette di confrontare situazioni diverse.

individuata da l-lo / lo

Ci sono due tipi di deformazioni: normale alla superficie, la deformazione avviene a causa dell'applicazione di una forza normale; applicazione di una forza tangenziale, la deformazione e' indicata da un angolo γ = a / b

Teoria della plasticita' o del continuo - serve per collegare tensione e deformazione

Prova di trazione - fino al momento nel quale danneggi le fibre del materiale hai delle sollecitazioni elastiche - punto critico y = yield - punto di snervamento, dopo di questo sei in condizioni di deformazione plastica.

Aumenta la lunghezza del tratto utile e diminuisce la sezione, poi c'e' la tensione di rottura (UTS = ultimate tens strenght) - fino a questo valore tutto il materiale del provino si deforma allo stesso modo/lavora in modo uguale; dopo di questo inizia la trizione "neck", fibre sul collo di trizione si deformano di piu'.

Importante e' la forma del grafico, che e' un grafico ingegneristico = curva non monotona crescente.

Da una prova di trazione ricavi le proprieta' meccaniche, modulo di Young, coeff. di poisson (stima del restringimento dell'area)

In un processo manifatturiero cambi la forma di un oggetto.

Quello che bisogna tener presente e' che un materiale quando viene deformato cambia le sue proprieta' in modo irreversibile (per tornare alle proprieta' di base o fai un trattamento termico o meglio rifondi tutto di nuovo) - questa cosa, ovvero il cambiamento delle proprieta' lo vedi gia' dalla prova di trazione: deformi, lo porti fino al punto di snervamento, lo scarichi vedi che c'e' yfcf, sta per fluido - ci sono delle fibre elasticizzate e a livello macroscopico si ha una deformazione permanente. Se si reitera la prova si ottiene un valore di tensione di snervamento pari a yf, diminuire l'UTS, l'allungamento a rottura.

Ritorno elastico = quota di deformazione elastica residua che si ha dopo aver scaricato il provino. Il modo nel quale un materiale si deforma, dipende dalla sua struttura cristallografica.

L'allungamento dipende dalla lunghezza del tratto utile, che pertanto e' normalizzato.

Tensione ingegneristica: Gi = F/Ao -> tensione iniziale

Deformazione ingegneristica: e = (l - lo)/lo

vengono utilizzati per fare la curva ingegneristica

Invece, la tensione reale: Gr = F/A -> area istantanea corrispondente alla forza, quindi e l'area in un certo istante, che non e piu costante ma cambia

e la deformazione reale: de = dl/l

vengono utilizzate per elaborare la curva reale, che e monotona crescente

Deformazioni e tensioni real e ingegneristiche si possono collegare con delle relazioni analitiche:

Ao lo = Al per la conservazione del volume

Gr = F/A = F/(Ao lo) = Gi(e+1)

e = (l-lo)/lo = l/lo - 1 => l/lo = e+1

ε = ln(l/lo) = ln(e+1)

Ent