Appunti Comportamento Meccanico dei Materiali

Comportamento Meccanico Materiali

MATERIALI

• Continuità: non ho rottura e buchi o punti vuoti
• Isotropia: uguaglianza di proprietà in tutte le direzioni
• Omogeneità: tutti i punti hanno le stesse proprietà

Scale:

• macroscopiche (studio del componente), microscopiche (analisi della microstruttura)

Materiale

• Scelta fondamentale nella progettazione
• Dipende da funzionalità (resistere ai carichi)
• Dipende dalla forma. A seconda della forma scelgo il processo per dare la forma e quindi il materiale adatto per quella lavorazione.

MAPPE DI ASHBY

• Mappe che legano 2 proprietà
• Sono presenti gruppi di materiali che corrispondono a quella zona Y
• Scala logaritmica

Struttura metalli

• Esagonale compatta FC = 0,74 e Cubica facce centrate FC = 0,68
• Fattore compattazione: FC = volume atomi / volume celle

Struttura polimeri

• Legami covalenti "forti" del C e O H

Per la progettazione di un componente si segue una serie di fasi:

1. FILOSOFIA DI PROGETTAZIONE
2. Safe life Design — Corretto funzionamento solo per un determinato periodo, dopo si cambia
3. Fail safe Design — Il componente deve portare a termine il suo compito anche se presenta un danno
4. Damage Tolerance — Si assume a priori la presenza di un difetto, il componente ispezionato del fine e individuare 0
5. Infinite life Design — Componente dimensionato per non arrivare mai a rottura

Dopo la filosofia di progettazione si passa al tipo di criterio per la scelta del materiale

TIPI DI SCELTA

• Per somiglianza — Materiale con caratteristiche simili ad uno utilizzato attualmente
• Per sintesi — Basata su esperienza e su analogie ad altri casi
• Per analisi — Metodo utilizzato abitualmente dai progettisti. In input: regolamenti tecnici e elaborazione di tutta una base di modelli matematici deduttivi.

Analtando il processo PER ANALISI si articola in 5 fasi:

1. 1) TRADUZIONE; Il problema, con le sue specifiche tecniche (dati in input), viene tradotto matematicamente per collegare (tramite relazioni) le specifiche alle caratteristiche del materiale. In questo modo si individuano funzione obiettivo, vincoli e variabili libere.
2. 2) SCREENING; Seleziono il materiale eliminando quelli non conformi ai vincoli
3. 3) RANKING; Classifico i materiali in base agli obiettivi da soddisfare cercando di massimizzare le prestazioni
4. 4) INFORMAZIONI DI SUPPORTO; Riguardano la fase nella quale, prima della scelta finale, si confrontano i dati, chi produce il materiale, disponibilità e tempi, reperibilità
5. 5) SCELTA DEL MATERIALE; Alla luce di tutte le fasi, scegliamo quello che garantisce una combinazione migliore in tutte le caratteristiche definite nelle fasi precedenti.

La scelta per ANALISI consiste:

1. ESPRIMERE la funzione obiettivo P in funzione del vincolo F, parametri geometrici G e proprietà del materiale M.
2. Esprimo vincolo → m esplicito le variabili libere.
3. Sostituisco le variabili libere nell'OBIETTIVO P.
4. Espavo nell'espresso dell'obiettivo le variabili dipendenti dal materiale e le costanti.
5. Severo l'indice di merita che è l'andamento dell'obiettivo fornito da variabili dipendenti dal materiale.

P = f_F(F) · f_G(G) · M

• I = Indice di merito

Funzione: traverseObiettivo: Minimizzare la massa.

• ** Considero: L fissa area quadrata (formulato), (Curvo F fisso).
• Curve Vmin (dove reduce).
• Variabile libere: Vave area variabile (lato quadrato quando è varabile ).

m = PV = ρARL obiettivo A = b² · Wf = m_g · l² / b³ · 3mg_l = Uf = 3P / bUg_s = Wf - b = 3gl / U_f

Sostituiscono in m: m = ρA² L = ρ g_s l² g_s l³ l sup ² U_sn - l_bs = g² l³ z Ug_s = g l³ ₂ g ₂ U_sn

Per minimizzare la MASSA m devo MASSIMIARE L'INDICES DI MERITO I - U_sn .Per la scelta dei materiali tracciamo la retta con I = U_sn sulle MAPPE di ASHBY .Log E x log ₄

Sopravvivenza:

1. L'equazione è : log U_sn = log | λ - x ₂ - GPL

2. 2 Log Ion = = Log I_ρ + ₃ log (λg_n)

3. • x ^{₃ y{subx}}
   • P ^l.sub[3]
   • x ^{взы.sub[log P]}

Se invece considerassi Vs/Yn = I :

1. Usn / I = miseria stagioni - - → segues log P = log I ₇ ^{G87 y- = x n[6]}
2. Confrontando risultava che la prima I = Usn/ysn - ha coefficiente angolare maggiore - HA TERMINE MOTO MINORI rispetto alla seconda I = lEsnp che ha coefficiente ANGOLARE MINORE MA TERMINE MOTO MAGGIORE.
3. I MATERIALI CHE STANNO SULLA RETTA SONO TUTTI CONSISI AL RAGGIUNGIMENTO DEL MIO OBIETTIVO.

La scelta del materiale deve essere anche fatta in base alla forma del futuro/presente

• Componente in quanto questa re inferitse l'resistenza e processi produttiva.
• La forma viene scelta in base al fattore forma φ.
• Ci sono due tipi di progettazione: LA RIGIDEZZA e IL CEDIMENTO.Supponendo di considerare questa equazione il fattore è funzione di e.
• RIGIDEZZA DELLA SEZIONERIGIDETTA SETTAMENTO INQUADRATADI PARI AREA

Dato che di proprio al talare parteva di area il fattore di FORMA tiene conto solo della formaaffattiva - t - .A Seconda della sollecitazione ci sono diverse rigidezza e quindi diverso fattore di formula.

COMPORTAMENTO A TRAZIONE

Descritto dal grafico sforzo-deformazione dal quale si può trovare modulo elastico, tensione di snervamento e la tensione di rottura.

Si notano 3 zone:

1. Comportamento elastico lineare
2. Comportamento elastico non-lineare
3. Comportamento plastico

Punto A: Fine del comportamento elastico lineare

Punto B: Punto nel quale si registra l'impulso basso prima che il corpo si snervi. Se il corpo viene scaricato nel punto B le deformazioni permanenti possono essere rimosse.

Punto C: Punto nel quale si rileva il massimo carico di snervamento. Questo è associato all'inizio di una deformazione plastica irreversibile corrispondente ad una deformazione dello 0,2, εy.

In una deformazione elastica il carico applicato _MA inversamente

In una deformazione plastica avviene lo scorrimento.

Il meccanismo è lo scorrimento.

Una parte del cristallo subisce una traslazione di un numero intero di piani di atomi rispetto al loro stato normale. Le bande di scorrimento si vedono calcolando un monocristallo sollecitato a t e osservando con il microscopio. In un monocristallo la scorrimento avviene solo quando lo sforzo applicato supera il carico di snervamento e la scorrimento avviene sul sistema dove è maggiore il g. Lo scorrimento avviene quando:

Calcoliamo il valore della t che serve per provocare uno scorrimento da un punto di vista teorico, dobbiamo fornire energia superiore a quella che servirebbe per rompere tutti i legami del punto di scorrimento. Quando si superano gli atomi anzitutto contrastare le forze attractive.

τ = k sin( ^πΛ⁄_λ ) ( ^2πa⁄_n ) a

Ponendo x : λ risulta:

τ = τ_c x 2πx = G ⁄ d τ = K = ^G⁄_2πd K_x = ^G⁄_2π K = G ⁄ 30 _{valore ideale}

Il valore reale è circa K = ^G⁄₃₀

Dislocazione: presenti in un cristallo non regolare, e quindi un difetto lineare di una struttura cristallina.

A spigolo: Avviene quando c'è la presenza di un semipiano di atomi extra.

A vite: Fondendo gli strati di taglio nel volume di un cristallo separato in regioni di

Il vettore di Burgers è un metro per quantificare quanto di protensione lungo la linea della dislocazione. Nelle dislocazioni a spigolo il VB è ortogonale alla linea di dislocazione mentre in quelle a vite:

Il VB viene misurato chiudendo un contorno, le Burgers: si parte dal primo atomo, si vuole trovare esattamente lo stesso posto sul piano parallelo superiore. Si chiude un reticolo all'interno di una cella unità. Da una parte del vettore della dislocazione, si sottrae un numero di giri diverso si uscirà dal) parte del vettore della linea. L'abbiamo espresso in [ ] che rappresenta un intero numero dell'unità. Nel punto lineare ideale di una intel. di chiude la linea e così l'unità ciclo si misura con un modulo di vettore del Burgers e il vettore colidazione non dislocazioni.

La densita delle dislocazioni aumenta all'aumentare della deformazione a freddo, lavorando a freddo un materiale si creano nuove dislocazioni che vanno a interagire con quelle esistenti e quindi la densita è maggiore (il movimento disponibile).

Quando lavorando a freddo un metallo diventa difficile deformarlo si parla quindi di incrudimento che aumenta la difficolta di deformazione la resistenza ai matarial e che aumenta.