ESERCIZI FORZAMENTO ALBERO-MOZZO 16-TUBO ELASTOPLASTICO: SOLUZIONE BASE

Il processo di autoforzamento migliora la resistenza meccanica dei tubi, producendo autotensioni favorevoli alla resistenza (sisfrutta la plasticizzazione come evento positivo).

Dato un tubo soggetto ad una pressione interna, esso inizia a plasticizzare nel bordo interno, e la zona plasticizzata si estenderà fino al raggio di frontiera ρ: si distinguono dunque due zone, una plasticizzata ed una elastica.

Nell'intera zona plasticizzata, la tensione ideale deve eguagliare la tensione di snervamento, dunque:

• Per quanto riguarda la zona elastica del tubo, si ha che le costanti elastiche A' e B' assumono un valore diverso per via delle diverse condizioni di contorno:
• Si hanno dunque come incognite le tre costanti elastiche e il raggio di frontiera: imponendo le condizioni al bordo interno ed esterno si ottengono:
• Si impone ora la continuità della differenza fra la tensione

circonferenziale e radiale alla frontiera interna e poi la sola continuità

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Si impone ora la continuità della differenza fra la tensione circonferenziale e radiale alla frontiera interna e poi la sola continuità della tensione radiale alla frontiera:

• Si ottiene dunque la pressione di forzamento in funzione del raggio di frontiera plastica: finché la pressione imposta garantisce la presenza di un tratto elastico, il tubo non esplode
• Una volta decompresso, la tensione radiale nel tubo plasticizzato è nulla, mentre la tensione circonferenziale è compressiva e vale la tensione circonferenziale elastoplastica dovuta a p meno la parte elastica:f
• Lo scaricamento è elastico se la tensione circonferenziale residua non è troppo compressiva (maggiore di -R)
• Se la pressione di forzamento supera questo limite, lo scaricamento non è più simulabile per via elastica, ma diviene

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15-Biella

martedì 30 giugno 2020 18:22

Il calcolo di una biella automobilistica prevede il calcolo di 5 elementi: fusto (a sforzo normale, a carico di punta, a flessione), piede, testa, cappello e viti.

2-CALCOLO DEL FUSTO

La pressione massima alla quale il fusto è sollecitato durante il funzionamento si registra in un intorno del punto morto superiore durante la fase di combustione:

• Oltre ai carichi generati dai gas sono presenti i carichi inerziali che si stimano in funzione dell'accelerazione del manovellismo: questa vale
• L'accelerazione del piede di biella varia invece con la posizione angolare della manovella: i punti di massima accelerazione del piede si misurano nei punti morto superiore ed inferiore (dove la velocità è nulla), mentre è nulla quando il pistone è a metà della sua corsa (quadratura)
• Per il dimensionamento del fusto si considerano due

• Per il dimensionamento ci si riferisce al ciclo di fatica più gravoso, composto dunque da carichi che oscillano dal carico dicompressione al pms in avviamento (P ) al carico di trazione al punto morto superiore in fase di incrocio (F ).scoppio pms,i

• Essendo questo valore prossimo a 0, vuol dire che il ciclo di fatica delle tensioni di sforzo normale è prossimo all'inversio ne,dunque la tensione critica affaticante è molto vicina a quello di sforzo.

normale all'inversione (si considera comunque il val oreottenuto dall'intersezione fra la retta e il contorno del diagramma di Goodman). Si calcola poi il coefficiente di sicurezza:

Questo metodo permette di valutare le dimensioni di massima del fusto, ma non per esempio la zona di raccordo con il piede dibiella: questa zona risulta particolarmente carica quando sottoposta a compressione e la resistenza dipende in gran parte dalraggio di raccordo che si effettua.

Il piede di biella risulta tensionato soltanto quando il fusto va in trazione, cioè quando la biella si trova al pms in fase di incrocio: quando ciò accade le linee di forza che partono dalle pressioni di contatto tra spinotto e piede di biella invadono l'interno occhiodi biella, che si tensiona. Si parte dall'analisi dei carichi: le masse che esercitano i carichi sono quelle del pistone, del lo spinotto edelle fasce elastiche e di una parte del piede di biella, difficile da

definire:

• Si passa poi all'analisi delle caratteristiche di sollecitazione: la sezione del piede di biella dove cadono le tensioni massime è nelle vicinanze della mezzeria orizzontale delle sezioni di passaggio attorno alla sede dello spinotto, sollecitate singolarmente dall'ametà del carico totale, mentre nella mezzeria verticale le fibre sono caricate da momento flettente e risultano tese quelle esterne. Il momento flettente fra queste due sezioni ha verso opposto, dunque il punto più critico per le tensioni è il bordo interno della sezione orizzontale: si definisce il momento ovalizzante:
• La differenza di coefficienti rispetto al momento ovalizzante in uno spinotto è dovuta al fatto che l'anello dell'occhio della biella è incompleto per via della

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presenza del fusto, il quale fornisce rigidezza (0.08<0.125).Si svolge ora l'analisi delle tensioni: la tensione all'intradosso, cioè la zona più critica del piede di biella, vale:

• Dove come sezione resistente di utilizza un rettangolo di altezza pari alla differenza dei raggi e di larghezza pari al piede

Da qui si può poi calcolare il coefficiente di sicurezza: notare che in questo calcolo non si è tenuto conto dei fori di lubrificazione che producono un fattore di intaglio pari a 3, considerando il piede di biella come una lastra forata.

Come il piede di biella, anche la testa di biella risulta maggiormente tensionata al punto morto superiore in fase di incroci o. Da una prima analisi dei carichi si determina come la sezione più sollecitata sia quella con uno spessore radiale minore, inclinata di circa 45°. Il momento flettente agente sulla sezione dovuto allo sforzo normale N è ottenuto moltiplicando N per la distanza

• Nella sezione inclinata si avranno due componenti di forza:
• Si possono quindi calcolare le tensioni di momento flettente e sforzo normale in quell'area, la cui somma fornisce la tension etotale:
• Il cappello risulta sollecitato quando la biella va in trazione, cioè in fase di incrocio al punto morto superiore: la sezion econsiderata per i calcoli è quella nella mezzeria verticale, di area più piccola. Oltre allo sforzo normale nei punti di coll egamentoalla biella, il cappello è sollecitato da un carico costante dovuto al contatto con il perno di biella: questa può essere sco mposta indue forze, verticale ed orizzontale, ed è calcolata considerando il cappello come una trave appoggiata sollecitata da un cari codistribuito. La sezione in mezzeria è quindi sollecitata da un momento flettente:
• Le viti di connessione risultano

caricate dal carico di serraggio e da metà (ciascuna) del carico inerziale esterno: il primo viene valutato dal momento torcente di serraggio, mentre il secondo è preso direttamente dal cappello. Per ridurre il momento flettente alla quale le viti sono soggette, per via della deformazione del cappello, queste vengono avvicinate il più possibile al perno. Adottando il fattore di intaglio massimo per le filettature, β =3.6, e un carico doppio rispetto a quello che le viti devono sostenere:

• ESERCIZI PROPOSTI

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15-Esercizi

lunedì 6 luglio 2020 10:05 PM

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16-Spinotto

martedì 30 giugno 2020 18:22

Lo spinotto automobilistico prevede il calcolo a tensione (globali, ovalizzanti, taglianti) e quello a deformazione: solitame