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Fattori che influenzano la vita a fatica:

Trattamenti superficiali

L’effetto dei trattamenti superficiali sul comportamento a fatica dipende dallo stato di tensione

residuo che questi trattamenti sono in grado di generare. Infatti, delle tensioni residue di

compressione sulla superficie del componente inibiscono la formazione di cricche di fatica.

Tensioni residue Massima

Massima

Tensioni dovute alla flessione

Stato di tensione risultante tensione

tensione nominale

effettiva

-800 -600 -400 -200 0 200 400 600

Tensione assiale (MPa)

Trattamenti termici superficiali.

La nitrurazione, la tempra superficiale e la carbocementazione portano, nell’ordine,

a comportamenti a fatica migliori.

Lavorazioni e trattamenti meccanici.

La rettifica e le lavorazioni alle macchine utensili possono indurre tensioni

residue di trazione. Mentre, la rullatura, la pallinatura e la sabbiatura generano

un positivo sistema di tensioni residuo di compressione.

Rivestimenti metallici protettivi.

I rivestimenti metalli sono sempre da evitare, soprattutto quelli realizzati con

metalli duri (cromo, nickel). Fattori che influenzano la vita a fatica:

Ambiente

Le condizioni ambientali possono modificare notevolmente le prestazioni

a fatica di un materiale. Tra tutti i possibili fattori ambientali quelli che

hanno maggior rilevanza nella progettazione di organi meccanici sono:

Temperatura.

All’aumentare della temperatura di esercizio si ha per tutti i materiali una

riduzione della vita a fatica. Inoltre, per gli acciai la curva del Woehler non

mostra più un comportamento asintotico e, quindi, non si può più parlare di

tensione limite di fatica.

Corrosione.

Il fenomeno della fatica e quello della corrosione si esaltano reciprocamente.

Hanno, quindi, un effetto sinergico nel danneggiamento del materiale che ne

riduce di molto la durata. 5

Fattori che influenzano la vita a fatica:

Tensione media R= –1 ).

Le prove di fatica, come si è detto, vengono effettuate in genere con cicli a media nulla (

Nella pratica costruttiva accade molto di frequente che le sollecitazioni cicliche non siano a

media nulla, ma siano caratterizzate da una tensione media, di trazione o di compressione.

È molto importante, quindi, valutare l’effetto sulla durata di una tensione costante sovrapposta ad

una sollecitazione di fatica a media nulla, per la quale sia disponibile la curva di Wöhler. 7-12

I dati riportati nella figura σ

rappresentano una serie di prove N = costante

a

effettuate con diversi valori della

tensione media. Tra i dati sono riportati

σ solo quelli per i quali la

N rottura è avvenuta ad

σ

Come si vede la un particolare numero

a di cicli, uguale per tutti.

decresce all’aumentare

della tensione media di

trazione. σ

σ σ

σ σ

− m

R S S R

σ σ

Quando la tensione media è di compressione la rimane costante per un ampio campo di

a m

prima di sentirne l’effetto e diminuire.

Fattori che influenzano la vita a fatica:

Tensione media

Si possono immaginare diversi modelli

che riproducano il comportamento osservato sperimentalmente.

Si consideri solo la parte riguardante

la tensione media di trazione. σ N = costante

a

σ N σ

σ σ

σ σ

− m

R S S R

σ σ

+ =

a m 1

Relazione lineare di Goodman: σ σ

N R 6

Fattori che influenzano la vita a fatica:

Tensione media

Si possono immaginare diversi modelli

che riproducano il comportamento osservato sperimentalmente.

Si consideri solo la parte riguardante

la tensione media di trazione. σ N = costante

a

σ N σ

σ σ

σ σ

− m

R S S R

σ σ =

+

a m 1

Relazione lineare di Soderberg: σ σ

N S

Fattori che influenzano la vita a fatica:

Tensione media

Si possono immaginare diversi modelli

che riproducano il comportamento osservato sperimentalmente.

Si consideri solo la parte riguardante

la tensione media di trazione. σ N = costante

a

σ N σ

σ σ

σ σ

− m

R S S R

2

σ σ

  =

+  

a m 1

Relazione parabolica di Gerber: 

σ σ

 

N R 7

Fattori che influenzano la vita a fatica:

Tensione media

Si possono immaginare diversi modelli

che riproducano il comportamento osservato sperimentalmente.

Si consideri solo la parte riguardante

la tensione media di trazione. σ N = costante

a

σ N σ

σ σ

σ σ

− m

R S S R

2 2

σ σ

    =

+

   

a m 1

Relazione ellittica: 

  

σ σ

   

N R

Fattori che influenzano la vita a fatica:

Tensione media σ σ

Tra i modelli descritti, si utilizza quello lineare di Goodman + =

a m 1

perché rappresenta in modo sufficientemente accurato la realtà σ σ

ed è di semplice applicazione. N R

σ σ

È anche utilizzato il modello lineare di Soderberg + =

σ a m 1

che ha il vantaggio di essere più conservativo σ σ

a

rispetto a quello di Goodman. N S

σ

In accordo con l’evidenza sperimentale Curva di Wöhler

a

σ σ

in caso di

non c’è riduzione della R= –1

( )

σ

a N

tensione statica di compressione. N

1 N log N

Area di sopravvivenza

N

ad cicli (Soderberg)

Area di sopravvivenza

N

ad cicli (Goodman)

σ m

σ σ σ

− 1 1

− S S R

σ σ

R R 8

Fattori che influenzano la vita a fatica:

Fattore di forma

Le brusche variazioni di forma provocano un aumento locale dello stato tensionale

che diventa, localmente, triassiale.

F F Zona di

concentrazione

delle tensioni

F F

F

σ = σ σ

= k

nominale locale nominale

A ⇐ 7-10

k Forma dell’intaglio

Fattori che influenzano la vita a fatica:

Fattore di forma

Molti organi meccanici hanno, per motivi

funzionali, una forma che provoca effetti

locali di intaglio.

Naturalmente si cerca di ridurre al massimo la

severità dell’intaglio con raggi di raccordo

ampi, per quanto possibile.

Tuttavia, come mostrano gli schizzi in figura,

spesso non è possibile evitare le brusche

variazioni di forma

e la tensione locale può raggiungere valori pari

ad oltre 3÷4 volte la tensione nominale.

Fattore di intaglio

σ

= max

k σ

t n k

Il valore del fattore di intaglio teorico , che

t

dipende dalla geometria del componente e

dalla modalità di carico, può essere ricavato da

grafici, tabelle e formule analitiche. 9


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AUTORE

Atreyu

PUBBLICATO

+1 anno fa


DESCRIZIONE DISPENSA

Materiale didattico per il corso di Elementi Costruttivi delle Macchine del Prof. Giovanni Broggiato, all'interno del quale sono affrontati i seguenti argomenti: fattori che influenzano la vita a fatica; effetto scala; la finitura superficiale; tensione media; relazione lineare di Goodman e relazione lineare di Soderberg; relazione parabolica di Gerber; fattore di forma.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in ingegneria meccanica (LATINA, ROMA)
SSD:
A.A.: 2012-2013

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Atreyu di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Elementi Costruttivi delle Macchine e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università La Sapienza - Uniroma1 o del prof Broggiato Giovanni.

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