Appunti di costruzione di macchine/scienza delle costruzioni

Costruzione

di macchine

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ROTTURA DELLA BIELLA

P31

BIELLA AL PMS IN FASE DI INCROCIO

MAGGIORE RESISTENZA

BARRICENTRO

RITTA DI AZIONE DELLA FORZA

FORZA NORMALE

IL BRACCIO DELLA FORZA AUMENTA DURANTE L'ARMONIA ANCHE SE MA GRESSE ANCHE LA SEZIONE CHE DIVENTA PIÙ RESISTENTE

ZONA A GEOMETRIA MINIMA

LA ROTTURA AVVIENE DOVE IL RAPPORTO TRA SEZIONE CARICATA E BRACCIO DELLA FORZA È PIÙ CRITICO

\[F_P = \frac{P}{2 \cdot b}\]

\[N = \frac{P}{2} \sin\alpha\]

\[\tau = \frac{P}{2} \cos\alpha\]

• CORRENTE NELLA ZONA DI GEOMETRIA MINIMA

LA ZONA PIÙ PERICOLOSA È ALL'ESTERNO DOVE SI SOMMANO LE TENSIONI

FATICA

L'oscillazione dei tensioni di un ciclo di fatica su un componente in duce la resistenza meccanica rispetto a carichi statici.

Ciclo di Fatica

Depende da:

• Forma del ciclo
• Ampiezza
• Frequenza

1. La forma del ciclo è multievente.

Valgono sempre i parametri di tensione massima e minima σ_max σ_min.

2. L'ampiezza del ciclo è caratterizzata da:

Tensione inferiore (minima) σ_i e tensione superiore (massima) σ_sup.

Oppure da tensione media σ_m = (σ_i + σ_sup) / 2 e dalla tensione alterna σ_a = (σ_sup - σ_i) / 2

σ

tempo

σ_a, σ_m, σ_sup, σ_i

Tipologie di Ciclo

• All'inversione
• All'origine
• Pulsante
• Alterno asimmetrico

NB: il ciclo peggiore è all'inversione.

3

La frequenza è bassa per valori

molto elevati ( > 10⁴ cicli/minuto) a causa nel riscaldamento del

metallo e nato dall'isteresi, che comportano velocizzazione la

resistenza e e caratteristico istogramma

Resistenza a fatica a durata infinita

Diagramma di Goodman (tensioni monoassiali)

il confronto è definito dai limiti di rottura dopo tempo infinito

I_s/ I_i: tensioni critiche

all'incresione / infiniti

σ_s/σ_o: tensioni critiche

per il più grande

ciclo all'origine

AB e BC sono uguali

dato che σ_s e σ_i sono

symmetric rispetto a σ_m

X punto sperimentale

☓ per cicli in cui σ_s e σ_i stanno all’interno dei limiti del grafico

avrò una resistenza a forma mostruosimente

rottura Il diagramma di Goodman reale rappresenta

e piano roia apertura del componente e ricaliume

si usa il diagramma prodotto in corrisp.

della resistenza a superamento

NRB

• Cicli compressivi (σ_m negativa) sono meno
• pericolosi perché i metalli resistono meglio
• in compressione

La resistenza dei materiali è minore se sottopposti

a cicli altalenanti rispetto carichi statici

• per ogni materiale alterandonno la σ_m il valor
• superersonalti il prima della pettura cala
• La fatica infragisce il materiale

RESISTENZA A FATICA A DURATA FINITA

• Se il ciclo sta all'interno del diagramma avrò una vita infinita del materiale
• Se il ciclo è all'intersezione σ_m = 0 ho la minore resistenza ma la massima σ alterna
• Se il ciclo esce dal diagramma o è in vicinanza del bordo non è più garantita la vita infinita. Il diagramma non da indicazioni sul numero di cicli sopportabili

Diagramma di Wöhler per tensioni monocassiali

• X punto sperimentale
• σ_s ≈ 0.7R
• σ_s ≈ 0.5R

Ginocchio

• Il diagramma riporta il numero di cicli (non a mano)
• Si nota che per cicli brevi il valore di σ_s è circa 0.7 volte la tensione di rottura statica mentre nell'intorno del ginocchio per la vita infinita la σ_s è circa metà della tensione di rottura statica

Metallo non ferroso

Numero cicli

NB per metalli non ferrosi non è possibile progettare una vita infinita

Coefficiente di Sicurezza

M = Tensione critica (nominale) = σ _critica / σ _sTensione sup. nominale

Riassume tutte le cose