Prove meccaniche

Il contributo dell'elastina e il modulo elastico efficace complessivo

Il sforzo totale esercitato dalle fibre di collagene e di elastina vale quindi:

Contributo dell'elastina:

Divido entrambi i membri per e e ottengo la Definizione di modulo elastico efficace complessivo:

Ea = E1 / Certe fibre vengono reclutate dopo, non subito

Il reclutamento è fondamentale in tantissimi tessuti umani. Molti tessuti hanno un comportamento che presenta inizialmente un basso E e successivamente un alto E.

Materiali Compositi:

Si definiscono materiali compositi quei materiali che contengono due o più materiali o fasi costituenti distinte.

Vengono quindi distinte:

• Matrice
• Inclusioni, determinano il comportamento

del materiale Particolato Fibre Lamine In riferimento a materiali elastici lineari possiamo individuare due strutture idealizzate che definiscono il comportamento limite di un materiale composito: il modello di Voigt e il modello di Reuss. Modello di Voigt Esiste il modello di Voigt a lamine e a fibre ma le conclusioni sono le stesse. Tu studiati il primo. La forza che agisce sul blocco è bilanciata dalla somma delle forze reattive della matrice e delle inclusioni. 3 3 F a Fm EH p Mat lineare Ms EEE Ms Ma dioocAco Hooke AntomAmoz legge EEACEEEA.at EmDe De AmoDeme c _em EcAcolcoI EiaioliotemAmolmoEco En Emo EcVco EiviotEntimoEc ENI Enuff volumetrichefrazioniV 1 UnEc ENITEMUNTEc EV Em V1 APPLICAZIONE ALL'OSSO (idrossiapatite=principale componente minerale) 16Pa Econ iEND 1706Pa xD iima.it 1 FILEFHDEB EC.itEHYD IIIEtà Andeang Fan iAHYDEI.tt aaa.iioioIo 99,7pEcaFroneggggeg.gg Hud il delsostiene 99,7 caricomat fiocchicoicompositot Modello di Reuss La forza che agisce sul blocco NON

èbilanciata dalla somma delle forze reattiveMi della matrice e delle inclusioni.

F OmOFe AFMti mMa te Demie IIiII.a.meE ElliotEolico EnlmoAlmAlAlmente ma.ua ÉvioÈ fviotermo9MIAioAco Amo EEYIEYF EE'Èe.ENEEEUEvette.IEaEse EEIimHythe Modulo elastico complessivo NON dipende dalle inclusioni!!!

Inclusioni inutili? NO!trascurabile In questo caso l’aggiunta di inclusioni è pensata per= irrigidire il materiale= attutire gli urti (ex: smorzare i suoni)

Conclusioni:. I materiali compositi non sono solo utilizzati per ottenere prestazioni meccaniche superlative, maanche per altri scopi.

2. NON ESISTE DIFFERENZA TRA MATERIALE DI VOIGHT A LAMINE E DI REUSS(ciò che cambia è la direzione di applicazione del carico)introducendo lamine/fibre ben orientate potrei ottenere un miglioramento delle prestazionimeccaniche in una direzione, ma nelle direzioni ortogonali potrei ottenere tutt’altro.ex: Ossa= materiale composito, molto più

resistenti in direzione longitudinale che trasversale.anisotropicarientaII FibredirezionataE Vi1EN EmVoight Eparticolato 1EV ViEmElong5Fibroso EVi Em6EIIIEREUSS EmptyEtrasuEa E TEM5 VIpiattelli 2 EntAPROVE CICLICHE A FATICARottura a Fatica (Rottura Ciclica)Il materiale è sottoposto ad un carico ciclico è il valore massimo assunto dal carico è inferiore aquello limite. Tuttavia, per un numero elevato di cicli di carico, si ha comunque la rottura delmateriale.Tale rottura caratterizza non tanto il tipo di materiale ma il manufatto stesso. Infatti è dovuta allapresenza di microchicche e altre imperfezioni (a loro volta legate alla tecnologia usata per larealizzazione del manufatto, oppure alla particolare geometria del manufatto).A partire da un'imperfezione localizzata, e a causa di una sollecitazione ripetuta e protratta nel tempo si crea una microcricca, che avanzaprogressivamente. Quando, a causa delle eccessive dimensioni della cricca, il pezzo

meccanico non è più in grado di sopportare i carichi cui è sottoposto, si ha la rottura completa del pezzo medesimo.

La superficie creata dalla frattura di un pezzo meccanico presenta due zone distinte tra loro:

• zona - qui la superficie di frattura appare "levigata" e presenta delle linee caratteristiche dette linee di spiaggia. Tale aspetto è dovuto allo sfregare di una delle due superfici sull'altra man mano che la cricca avanza di frattura
• zona - generata al momento della rottura completa del pezzo meccanico, è irregolare e presenta asperità.

Curva di WOEHLER si ricostruisce in laboratorio un determinato ciclo di sollecitazione con una determinata ampiezza e lo si applica ad un elevato numero di provini, annotando il numero di cicli che essi sopportano prima della rottura.

Pur sottoposti allo stesso carico, non si romperanno tutti dopo lo stesso numero di cicli, ma si avrà una dispersione dei risultati.

L'esperienza dimostra che tale dispersione avviene secondo una distribuzione normale.

Successivamente si ripete la stessa serie di esperimenti a diversi valori della sigma alternata, e si nota per ogni distribuzione che si ottiene il valore medio del numero di cicli prima di rottura.

La curva che congiunge tutti i valori medi ad ogni valore di sigma è la curva di Wöhler al 50% di probabilità di rottura. Questo significa che riguardo ai provini testati, esiste una probabilità del 50% che essi, sottoposti ad un ciclo di carico si rompano prima di raggiungere il numero di cicli delimitato dalla curva di Wöhler.

Se io sto sulla curva, quando progetto un materiale, non sono in sicurezza (ho il 50% di possibilità che il mio materiale si rompa). Devo stare a SX della curva.

Ottengo diagrammi di Wöhler differenti se faccio prove con stessa ampiezza di sigma (stesso ), ma spostando il valore del minimo (quindi con valori medi diversi). minPROVE

IMPULSIVE Rottura Dinamica (Rottura Impulsiva)

Il materiale è sottoposto ad un carico impulsivo. Il contributo delle forze inerziali è importante.

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Questi esempi dimostrano che le modalità di applicazione del carico

Sono di grande rilevanza inquanto, a seconda dei casi, si possono ottenere livelli di sollecitazioni, nei casi esemplificati, l'uno il doppio dell'altro.

Diagramma che da informazione sulla pericolosità degli impatti: dal l'alto ilin accelierrano basso verso entrata quando sangue di atmosfera inferiore viene spinto verso gli arti da navicelle svenimento x carenza di ossigeno al cervello rischi spazio TUTESPECIALIpPg ii dall'atto verso il basso il sangue va accelerando tutto al cervello si di inizia a Rischi vedere rottura capillari svenimento svenimento comune

Macchina per prove impulsive Pendolo di charpy

La resistenza all'impatto si valuta conoscendo l'energia potenziale del provino (il provino viene fatto cadere da un'altezza nota che lo sperimentatore può variare). Questa energia viene quindi fatta trasmettere dal pendolo al provino. Viene ripetuto l'esperimento aumentando sempre più l'altezza iniziale fino a quando non si ha la rottura del provino.

Tratta di una misura della RESILIENZA (anche se il materiale è duttile, perché un materiale duttile se sottoposto a un carico impulsivo si rompe in maniera fragile dato che i piani del materiale non hanno il tempo di correre).

PROVE VISCOELASTICHE:

• gomma
• pane
• Ipcicca
• da masticare

I materiali viscoelastici si contraddistinguono da quelli elastici per la dipendenza temporale del loro comportamento. (Prova che permette di capire se un materiale ha un comportamento elastico o viscoelastico = prova sforzo-deformazione a varie velocità di applicazione del carico)

All'aumentare della velocità:

• il materiale assume un comportamento più rigido
• Lo sforzo massimo a rottura tende a salire

Se il materiale è viscoelastico:

• Prove per valutare le proprietà meccaniche di un materiale viscoelastico:
• Prova ciclica di isteresi (di carico e scarico)
• Prova di scorrimento/creep
• Prova di rilassamento

Prima di qualsiasi prova, bisogna sottoporre il provino.

Si tratta di un protocollo che prevede di sottoporre il provino ad una decina di cicli nel range dei valori di sforzo o deformazioni sotto i quali verrà successivamente sottoposto durante la prova.

Lo scopo del precondizionamento è quello di raggiungere un equilibrio dinamico dopo diversi cicli.