Appunti di Costruzioni di macchine 1

La Fatica Dei Materiali Metallica

La fatica è un meccanismo di danneggiamento dei materiali che avviene nel tempo e che può portare a rottura.

Fatica

Fenomeno di progressivo danneggiamento che può portare a rottura un componente soggetto a sollecitazioni ripetute nel tempo anche se le sollecitazioni causano tensioni ben inferiori alla tensione di rottura del materiale.

E quindi, perché si inneschi fatica, devono esserci sollecitazioni variabili nel tempo. Per questo tipo di danneggiamento, possono essere pericolosamente coinvolte anche le assicuazioni strutturali, anche dal punto di vista statico, sono in essicazione sempre perché siamo in campo elastico lineare.

Esempio

Rottura di un filo di ferro piegato ad “U” più volte → rottura dopo pochi cicli di carico (4 o 5). Il processo di rottura per fatica. Può avvenire dopo molti cicli di carico, anche milioni o decine di milioni.

Descrizione del Fenomeno di Rottura per Fatica

Supponiamo di prendere un provino di materiale metallico, per esempio un acciaio, a sezione costante. Adesso consideriamo “come si manifesta la rottura”. Vogliamo sperimentare su questo la rottura per fatica, e quindi abbiamo bisogno di una sollecitazione variabile nel tempo, quindi: lo sollecitano tipicamente a trazione/compressione.

Come si manifesta la rottura? Dopo un certo numero di cicli di carico di trazione/compressione, avremo gesti un primo segno di danneggiamento:

• Un innesco di cricca su una superficie. (Per un materiale di difettosità minima, la fatica è un fenomeno superficiale.) Se poi individuiamo il percorso dei cicli di carico, dopo c’innesco della cricca, adunque un difetto germoglierà.
• Propagazione di questa cricca (con direzione di propagazione ortogonale alla direzioneo del passaggio delle tensioni). Questo prodotto è trattare/compressione, è più in generale altre ud tensioni agenti.
• Un aumento della dimensione della cricca al progredire cicli di carico. La componente risultante è se stessa lungo il suo punto di difetti ulteriore resistenza rimasta. Il tutto è più in grado di sostenere il carico.
• Rottura finale di strappo, da quando la sezione è diventata ininsomma non è in grado di sostenere il semiciclo dell’ulteriore passata nel superamento delle tensioni critiche della resistenza a trazione/compressione.

La fatica è un fenomeno pericoloso, perché?

1. La rottura avviene di schianto senza evidenti segni premonitori.
• La rottura statica è preceduta da evidenti segni premonitori, prima della rottura si ha una deformazione del corpo, si ha uno scorrimento e il filo non si rompe di colpo, ma segna che sta per rompersi, quindi si riesce ad intervenire. In una condizione di carico gravante, la viti scorre in modo silenzioso fino a rottura.
2. La rottura per fatica avviene nel tempo.

Superficie di un pezzo rotto per fatica

La superficie di rottura si presenta liscia e senza segni di deformazione plastica dove ha avuto crollo e da propagazione dopo crollo e presente adesso cipollotti (buccia d’arancia) verso zona in cui si è verificato crollo di schianto.

Variabilità nel tempo dei carichi agenti ad una struttura

• Cicli di carico variabili.
• Cicli dinamici che possono provocare fatica.

Quindi se noi immaginiamo le case di carico interno.

Si nota quindi che 6_a2, 6_a1 grezza N₂ > N₁. Ho bisogno di un maggior numero di cicli per ottenere a rottura mese provino 2.

Vado quindi a raccogliere i dati sperimentali di ogni provino su un

grafico 6_a vs N

ANVEZZA DI TENSIONE APPLICATA AL PROVINO

NUMERO DI CICLI PER ARRIVARE A ROTTURA

[6_m=0] (R=-1)

Faccio poi altre prove su altri provini con diverse ampiezze di tensione, quindi i provini rompono dopo diversi cicli.

Si ottiene quindi un andamento dei vari provini di stesso materiale, suggerendo che la stessa che si ha la maggior in più grande si tende a picco mentre se va di

piccola si rompe dopo 6_m.

Si è notato che si attiva ad un'ampiezza di tensione piccola per il materiale con il provino non si rompe nemmeno dopo milioni di cicli, cioè dopo un certo numero di cicli. Si poteva ancor continuare volumi perché le provino non si è rotto e questo punto si indica come X₀. Se sorprendi un provino nd una vicina a questa picco X₀. Vedo che non ottengo rottura dopo 10⁶-10⁹ cicli.

milioni di cicli.

Che cosa ci suggerisce questo diagamma? Che esiste all'ossando trov tensione un'ampiezza di tensione per cui con i successivi sperimentali treno una dire che il mio provino ha una vita infinita. Non in tempo più

1 dati sperimentali mostrano un asintoto orizzontale > LIMITE DI sARENTo

Speciachiamo subito che:

a)GLI ACCIAI mostrano asintoto e limite di gatica

LEGHE DI ALLUMINIO > NON mostrano limite di gatica.

{-} 1 dati sperimentali non suggeriamo en premensa di

materiale di mostrano, una andiamo continuamente descontoses decrescredito.

2) Il risultati sperimentale mostrano una alta dispersione statistica cioè sospeso perfusamente, erui tuo per giace sono un grossa fetto granifica. mostre le alla sede.

Premessa su come vengono fatte le prove a flessione rotante sul provino:

Si procede un provino a sezione circolare, che viene ancorato con un'estremità alla macchinatorniquesto, generando flessione e torsione. Sull'altra estremità si vincola invece un peso che genera un momento torcente costante. All'esterno del provino è applicato al momento esterno del caschettola flessione è generata invece da un momento con una logica sin ed σ determina una sollecitazione cifè σ in un determinato punto, la σ del pz, σ fless, considerato nel gamma. Vede segue testiamo a tradurre esclusivamente. Nel compressione è σ fine del giro

Ciclo di tensione nel punto A

[Immagine ciclo di tensione]

• σ_a = R = 1
• σ_b
• Ciclo ele
• σ_c corrisponde ad di quiro pz provino

A questo punto possiamo passiamo conseguire passaggio da campione di σ pz provino a campione conversione meccanico reso:

Per fare questo passaggio e quindi tradurre il campione da σ Woehler del provino a componente meccanico, dobbiamo tenere conto di una serie di parametri che intervengono, e che vengono divisi in interni ed esterni.

Parametri del passaggio:

Interni

(Sono caratteristici del pezzo e dipendono dal processo di produzione)

• 1) Materiale
  • La gattica ∃ un
  • sgrem.mo surf. gattica
• 2) Finitura superficie ∃ momento superificie
• 3) Dimensioni osservate ∃ pezzo (un pezzo a più grande generica pregevolezza)
• 4) Forma ∃ Anche sgremo
  • ∃esistenza alla forma cr
• 5) Trattamenti termici e superficiali

Esterni

(Sono caratteristici di come il pezzo è usato in esercizio)

• 1) Tensione media ∃ (6Fm mon massa)
• 2) Tipo di sollecitazione applicata
• 3) Ambiente e temperatura ∃esistenza a resistenza
• 4) Modalità di variazione del carico ∃gattica