Appunti completi di Materiali Speciali per l'edilizia

Materiali Speciali per l'Edilizia

MATERIALI SPECIALI

ACCIAIO SPECIALE

S_o =

T_o =

RIGIDITA'

calcolata nel r.o.

discussa

interatomica

TEORICA

(realtà dovuta

alle cariche gli

errori)

ci dà il riempimento massimo

• OX elementi disponibili sulla CROSTA TERRESTRE

Mat. metallici → configurazione atomica

Ti titanio

V vanadio

Cr cromo

Mn manganese

Fe2 ferro

Ni nichel

Cu rame

Zn zinco

Zr zirconio

Mo molibdeno

Ag argento

Cd cadmio

Pt platino

Au oro

Pb piombo

CFC 2 max organizzazione

CFC SPAZIALE

Reticoli di BRAVAS

metalli PESANTI

DENSITÀ

8/10

Kg.

g

ELI

2400 Kg

m³

cm³

Acciaio

8200 Kg/m³

Modulo elastico per una struttura cristallina perfetta

Dimostrazione

N = A = N Atomi

A = N_A N_A

n atomi

distanza interatomica

N_A = N / ⎯⎯⎯

N⎯⎯⎯

Stress: σ = F / A

F = δU / δx · (x - x₀)

σ = N δS / δx · (x - x₀)

La uguaglio alla legge di Hooke: σ = E ε

N δS / δx · (x - x₀) = E ε

N δS / δx (x - x₀) = E ε

ε = ⎯⎯ = E ε

1 / d δS / δx · (x - x₀) = E ⎯

σ₀ / x = σ₀ / x₀

σ₀ / x₀ · (x - x₀) / x₀ · E ε

σ₀ / x₀ · x = const

Modulo elastico del C ₆: 20 ÷ 30 GPa

Modulo elastico del diamante: 200 ÷ 300 GPa

E = 10⁴

Diamante - struttura covalente perfetta

Legenda: GN m^-2

Limite 1000 GPa

• Oltre 7000 una prese.
• Attuante
• Legami covalenti

Polimeri

Legami covalenti trasversale

• C C C C materia.

Compositi

• Legno = composizione
• Vetro delle fibre

LEZIONE 4 DICEMBRE

UNI EN 68921-1

PROVA A TRAZIONE

SE VUOI FARE SOLO PROVA A COMPRESSIONE X MAI METALLICI

VIENE DA UNA

STANDARDIZZAZIONE

SPERIMENTALE

DEVO RICAVARE UN PROVINO STANDARDIZZATO CHE SIA DI UNA DIMENSIONE

MANEGGEVOLE

GRANDEZZE NOMINALI

L₀ = K*A₀

e_n = L^—_L0

GRANDEZZE REALI

L₀ = L^—_L0

FE: C < 0.8%

ZONA ELASTO PLASTICA

mat. si deforma sul riumento

dalle stress

SE MI RIFERISCO A GRANDEZZE REALI, VERSO LA ROTTURA, <r A VA A 0

QUINDI _r

COME TROVARE IL PUNTO DI

DISLOCAZIONI

come onde del tappeto

K = ^σ/_τNa ● τNa = F / A_n

K = ∫d^w/∫dεmodulo elastico (nota)d^w = lavoro meccanico (perfetto)

energia meccanica per unità di volume fisico (effettuata)

E energia meccanica per unità di volume fisico (eliminata) (ceduta/conservazione instantanea)

d^w = dU - G_c t_c da

bilancio dell'energia lavora energia iniziale elastica terminazione

(immagazzinata)

^l/₀ ∫⁰dε_c∫^E_cd(σn/^E) _ _ ^σ/_2E

U_tot・V_ceduto = V = ^σ2/_2E = m= poiché anno

dU_tot da _ _ ^σ_n/_2E t_c da

dU・G_c t_c da → _ _ _ _ _ _ ^σ_n/_2E daG_c t_c da

σ²・π・a = 1.62・E

considero tutta E =>

σ_πa・¹/_E G_c

condizione di equilibrio

formula numero perfetta = mantiene terminati elementari rapporto di foma più/equilibrio

σ_πa・γ/1^EG_c

a seconda della FESSURAapplico un bilancio di energia

trovo una combinazione fra

NUM = K₁ FRAGILEK₁ Questo sta nel successo di G(1/e)1/a

(2) Δσ = 0 NON FESSURATO Nf ≤ 10⁹ (secondo caso)

Δɛ Nf = C₂ - EQUAZIONE DI COFFIN-MANSON

log Δɛ + b log Nf = log C₂

log Δɛ = - b log Nf + log C₁

Δɛ → Nf

1-2) SONO CASI TEORICI → materiali non fessurato

è più probabile che

b) CASO → accada realmente

Δσ_m = Δσ_o

Δσ_i < Δσ_o

σ_m = E/A

σ_m

σ_m = ⟨ ⟩

m ⟩

O_ts = ⟨max

Ampliezza del σ

che porta a rottura

(più basso di Δσ_o)

TERZO CASO

NON FESSURATO Δσ ≠ 0 (rettafolo)

Esercizio 1.9

Un elemento sferico cavo in bronzo è sottoposto ad una pressione P da progettare. L'elemento deve

essere verificato a frattura rapida. Si verifichi, inoltre, che la frattura avvenga in campo elastico. Siano

noti i seguenti dati:

• raggio interno del cilindro - r_i = 6,4 mm
• raggio esterno del cilindro - r_e = 38 mm
• difetto del materiale - a = 12 mm
• durezza del materiale - HB = 60 MPa
• fattore critico intensità di stress - K_c = 23 [MPa m^1/2]

Esercizio 1.18

Un cilindro in alluminio ha un diametro interno d = 1.5 m ed uno spessore. s = 0.1 m. La pressione

interna è P = 15 MPa. Un test non distruttivo ha rilevato che non esistono, nel materiale, fratture

superiori a 4mm. Si richiede di:

1. valutare se il cilindro lavora in campo elastico;
2. verificare il cilindro a frattura rapida;
3. verificare il cilindro a rottura per cicli di fatica (A = 2 10^-12 e m = 4);
4. calcolare, infine, la distribuzione delle tensioni sullo spessore del materiale.

(Per l'alluminio si ha σ_y = 140 MN/m² e K_c = 100 MPa m^1/2)

LEZIONE 26 FEBBRAIO

CORROSIONE

Da un punto di vista chimico

EC ≥ EA POTENZIALE > POTENZIALE

CATODICO > ANODICO

ORDI PLATINO - NOBILI = Potenziali alti

Inattaccabili alla corrosione il platino in condizioni particolari

BILANCIATA

2

O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻

Ossigeno disciolto in acqua può acquistare elettroni per dare 4OH⁻

Fe → Fe²⁺ + 2e⁻

Devo avere acqua e qualcosa che si riduce

H₂O = H⁺ + OH⁻ _{(più acido)}

→ può ridursi → 2H⁺ + 2e⁻ → H₂ E°₀ = 0 eV

Reazione catodica

↓

In assenza di ossigeno e di idrogeno

avviene il corrodersi tutti i metalli che

hanno E ≤ 0

Se metto un metallo in acqua ed ho ossigeno ho corrosioni rapide

↓

O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻ E° = 1,23

↓

quando tutti i metalli

hanno E ≤ 1,23, tranne

platino ed oro

1. Accoppiamento galvanico (prime e corrette)

2. Corrosione dentro su materiali metallici, es. ACCIAIO PERLINI (autopassivamento d'acciaio SOTTO con CEMENTITE) (senza ossa)

2Zn → 1Zn⁺² + 2e⁻

4

O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻

ANODO

LATODO

3 Soluzione elettrolitica di contatto (H₂O con O₂)

Se ci siamo di due idratazioni interrate che attraversano due terreni diversi

----

ANODO > +O₂

ARGILLA

- Dissoluzione ferro

MENO PERMEABILE

BIANCO ALL'OSSIGENO

O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻

----

────── differenza di catodi

PIÙ PERMEABILE

ALL'OSSIGENO

E = E₀ + 0,059 log {a(O₂)}

─────── perché Ag + Fe =

{a(OH⁻)}² {a(H₂O)} ≤

[l'aumento dell'ossig., cambia in base alla permeabilità del terreno e dell'OH⁻]