Set domande aperte Elementi costruttivi delle macchine

Forza di contatto e unità di misura

Essa è definita come la forza di contatto per unità di area, cioè è il limite del rapporto tra la forza agente e l'area della superficie su cui agisce. Essa è una quantità vettoriale e la sua unità di misura è il pascal (Pa o N/m²). Nella pratica tecnica si fa uso più comunemente del megapascal (MPa) o del gigapascal (GPa).

Criterio della massima tensione tangenziale

Parlare del criterio della massima tensione tangenziale ricavando l'espressione della tensione equivalente. Il materiale subisce danno quando la massima tensione tangenziale raggiunge un valore critico. Questo criterio è anche chiamato criterio di Tresca. C'è rottura se: τ max ≥ τ L, dove τ L è il valore critico del materiale.

Criterio di Von Mises

Parlare del criterio di Von Mises ricavando le relazioni della tensione equivalente. Il materiale subisce danno quando l'energia di.

distorsione accumulata per deformazione raggiunge un valore critico. Questo criterio è anche chiamato criterio di Von Mises ed è uno dei più usati in meccanica in quanto è valido per materiali duttili come molti tipi di acciaio e alluminio. Uno stato di tensione triassiale qualsiasi può essere diviso in uno stato di tensione sferico (idrostatico) che provoca una variazione di volume e in uno stato di tensione deviatorico che provoca una variazione di forma. L'energia di distorsione è legata a quest'ultimo stato di tensione. --------------------------------------------- 9. Descrivere la prova di trazione Una delle prove meccaniche più utilizzate per determinare le prestazioni dei materiali è la prova di trazione. Tale prova consiste nel tirare un provino di materiale misurando contemporaneamente la forza e lo spostamento fino ad arrivare a rottura. Una tipica curva ottenuta dalla prova di trazione è mostrata sotto. Si ha la

forza misurata in funzione dello spostamento. All'inizio c'è il tratto elastico e poi la fase di snervamento fino a rottura. Dalla curva forza-spostamento si può ottenere la curva caratteristica tensione deformazione

--------------------------------------------------

10. Che cos'è la tensione di snervamento nei metalli e come si può determinare?

Ogni materiale ha una caratteristica curva tensione deformazione dalla quale è possibile ricavare quello che è il limite elastico o tensione di snervamento σs. Qualora non sia visibile un cambiamento brusco di pendenza si assume come limite elastico convenzionale il punto in cui si ha una deformazione residua dello 0.2%

---------------------------------------------------------------

11. Definire la deformazione ingegneristica e vera e il passaggio dall'ingegneristica alla vera

Fino ad ora abbiamo definito la tensione (F/Azero) e la deformazione (delta L/L zero) in questo modo. Queste relazioni,

Dette anche ingegneristiche sono valide finché la deformazione è piccola, ossia in campo elastico. In campo plastico si introduce la tensione e deformazione vera. Nella tensione vera l'area è quella attuale del provino, infatti a causa della contrazione laterale l'area tende a diminuire. Da tensione ingegneristica a tensione vera. Si fa l'ipotesi che in campo plastico c'è conservazione del volume.

Parlare delle deformazioni termiche e degli effetti che possono generare su un corpo vincolato e non. Le variazioni di temperatura causate da scambi di calore con l'ambiente producono deformazioni nelle componenti meccaniche. Se tali deformazioni sono impedite nascono sollecitazioni che possono anche essere rilevanti ed al limite l'evento termico può far perdere al materiale il comportamento elastico. Le varie componenti si deformeranno se sottoposte ad una variazione termica in proporzione al

Il coefficiente di dilatazione termica (α) è una grandezza caratteristica di ogni materiale. Ipotizziamo di sottoporre un corpo privo di vincoli (cioè libero di dilatarsi) ad una variazione termica ∆T>0 (o ∆T<0). Il corpo si dilaterà (o accorcerà) in tutte le direzioni proporzionalmente alla deformazione termica subita, rimanendo comunque privo di sollecitazioni.

Ipotizziamo di sottoporre un corpo vincolato (cioè con dilatazioni impedite) ad una variazione termica ∆T>0 (o ∆T<0). L'impedimento imposto al corpo comporta la nascita di una sollecitazione e, quindi, di uno stato di deformazione che si sommerà a quello termico. Questo stato di deformazione è detto meccanico.

Parlare di come progettare a fatica:

Esistono due possibili modi di procedere: Il primo, che si potrebbe definire

“classico” e che non sidiscosta molto concettualmente dalla prima impostazione che Wöhler diede al problema, consistenel mettere in relazione la durata del componente, intesa come numero di cicli sopportabili, primadi giungere alla rottura, con lo stato di sollecitazione agente sul componente stesso, basandosi sulconfronto con dati sperimentali (curve di Wöhler). Il secondo, che potrebbe essere definito come un“approccio locale” al problema, focalizza l’attenzione sul difetto e sulle condizioni al contorno chene determinano l’accrescimento fino alle dimensioni critiche, mettendole in relazione con i carichiagenti e le caratteristiche di resistenza a frattura del materiale. ------------------------------------ 16.Discutere delle macchine per le prove di fatica Esistono diversi sistemi per fare prove di fatica, ossia per dare un carico ciclico ad un provino. Il tipo di prova influenza i risultati che si ottengono in termini di tensione aflessione sono meno controllabili e la velocità di prova è più lenta rispetto alla flessione rotante.

tensionemassima sono minori e sono più lente Per fare prove di trazione-compressione ad alta frequenzaesistono macchine a risonanza.In alcuni casi, quando è richiesta una elevatissima affidabilitàstrutturale, le prove di fatica vengono eseguite in piena scala, direttamente sui componenti o sullestrutture in progetto.

17.Parlare dell'effeto del carico sul limite di faticaCon diversi tipi di applicazione del carico si hanno diverse distribuzioni di tensioni nella sezione diprova Maggiore è la zona sottoposta a tensione massima e maggiore è la probabilità che sianopresenti dei difetti in quella zona del materiale che porteranno a una rottura per fatica

---

18.Fattori che influenzano la vita a faticaNumerosi fattori possono influenzare la vita a fatica di un componente, i più importanti sono iseguentiMateriale Tipo Dimensione grano Orientazione grano Tipo di

sollecitazione ciclica. L'effetto della tensione media sulla vita a fatica può essere descritto utilizzando diversi modelli matematici. Uno dei modelli più utilizzati è il modello di Goodman, che tiene conto dell'interazione tra la tensione media e la tensione alternata. La relazione di Goodman è espressa come: σa / σu + σm / σy ≤ 1 dove σa è la tensione alternata, σu è la resistenza ultima del materiale, σm è la tensione media e σy è la resistenza a snervamento del materiale. Un altro modello comunemente utilizzato è il modello di Gerber, che tiene conto solo della tensione alternata. La relazione di Gerber è espressa come: σa / σu + σm / σy^2 ≤ 1 dove σa, σu, σm e σy hanno lo stesso significato del modello di Goodman. Esistono anche altri modelli, come il modello di Soderberg e il modello di Smith-Watson-Topper, che tengono conto di diversi fattori come la deformazione plastica e la durezza del materiale. In conclusione, l'effetto della tensione media sulla vita a fatica può essere valutato utilizzando diversi modelli matematici, che tengono conto dell'interazione tra la tensione media e la tensione alternata. Le prove di fatica vengono effettuate in genere con cicli a media nulla, ma è importante considerare anche l'effetto di una tensione costante sovrapposta alla sollecitazione ciclica.

sollecitazione di faticaalterna simmetrica, per la quale sia disponibile la curva di Wöhler.

Modello di Goodman: Il sistema più semplice consiste nel considerare una relazione lineare.

Modello di Soderberg: Soderberg ha proposto una modifica del modello di Goodman che, a vantaggio della sicurezza, utilizza la tensione di snervamento invece di quella di rottura.

Modello di Gerber: Sono stati proposti anche modelli non lineari che cercano di riprodurre in modo più fedele i dati sperimentali.

Relazione ellittica: Sono stati proposti anche modelli non lineari che cercano di riprodurre in modo più fedele i dati sperimentali.

---

20. La fatica multissiale; stato piano e caso generale

Nei componenti reali, spesso lo stato di tensione è più complesso e bisogna ricondursi ad una tensione equivalente come nel caso dei carichi statici. Purtroppo la fatica multiassiale è un fenomeno molto complesso e a tutt'ora non tutti

i meccanismi sono stati compresi appieno. Per questo motivo esistono numerosi modelli in letteratura, di seguito verranno descritti solamente i più comuni. Un caso particolare è rappresentato dallo stato piano di tensione, è molto frequente nelle costruzioni meccaniche che la sollecitazione di fatica si sviluppi in uno stato piano di tensione. Nel caso di tensione piana la tensione di lavoro deve essere espressa da una quantità scalare equivalente, la quale possa essere confrontata con la tensione ammissibile monoassiale. Nel caso in cui lo stato di tensione sia genericamente triassiale bisogna ricondursi ad una tensione equivalente. Se non è presente la tensione media si può semplicemente ricavare la tensione alterna equivalente. Che cosa dice la teoria lineare di Palmgren-Miner? Quali sono i vantaggi e gli svantaggi di questo tipo di approccio?