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Previsione della durata a fatica su provino SAE utilizzando un approccio combinato di fatica oligociclica e meccanica della frattura

La verifica a fatica di componenti meccanici nel campo delle grandi deformazioni sta diventando uno strumento sempre più usato.
Questo è dovuto ad una richiesta di prestazioni sempre più elevata. Inoltre l'introduzione di sofisticate tecniche di produzione consente al progettista di conferire ad ogni componente forme più complesse con conseguente aumento del numero e della severità degli effetti di intaglio.
Il comportamento a fatica dei metalli a basso numero di cicli è dominato dalle deformazioni invece che dalle tensioni. In tal caso la grandezza da usare nella descrizione del comportamento del materiale deve essere la deformazione locale (cioè la deformazione alla radice dell'intaglio), quindi la verifica a fatica va condotta basandosi su proprietà di resistenza a fatica correlate con il valore della deformazione. Da queste considerazioni fu proposto un metodo detto "Local Strain Approach" ("Metodo della Deformazione Locale").
Questa metodologia studia il comportamento del materiale alla radice dell'intaglio. Come cedimento viene quindi assunta la comparsa di una cricca relativamente piccola alla radice dell'intaglio.
Ne consegue una durata prevista più bassa di quella effettiva, a causa della eccessiva cautela del Metodo della Deformazione che assume la vita del componente terminata quando una piccola cricca compare alla radice dell'intaglio.
Molti componenti possono restare in servizio comunque, finché tale cricca non abbia raggiunto dimensioni macroscopiche. Questa seconda fase, detta di propagazione della cricca, può costituire una quota consistente della vita totale. Il fenomeno della propagazione delle cricche (studiato applicando la "Meccanica della Frattura"). Combinando le due quote di vita utile è possibile prevedere con maggiore confidenza il cedimento effettivo del componente e quindi ottenere un dimensionamento più performante.

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Page 1 Introduction The prediction of fatigue life in the high stress/strain field (relatively low number of cycles) is becoming more widespread. This is due to the increasing demand for improved performance in mechanical components. Design is becoming steadily oriented to more complicated shapes, which introduces more stress risers (usually reported as notches), and to lighter geometries, especially in fields such as the aircraft or automotive industries. In the early 1960s it was shown [1]1 that the low-cycle fatigue behaviour of metals is dominated by the strain, rather than by the stress as assumed previously. In fact, when a sharp notch occurs in a component, the effect on the stress field is so heavy that often the material yields locally. In such a case the quantity that must be used to describe the material behaviour is the local strain, so it is necessary to carry out a life prediction based on the strain-fatigue properties. From these considerations a method called the "Local Strain Approach" was proposed [2]. Its main points can be summarised as follows: (i) the actual strain at the notch root is evaluated. The most important method to solve this problem was proposed by Neuber [3] in 1961, and is still widely used; (ii) the prediction of the component life is made using strain based fatigue life law. This approach to low-cycle fatigue life was proposed by Manson and Coffin on several papers between 1954 and 1961. This methodology studies only the behaviour of the material at the notch root, so that the predicted life is referred to a small part of the resisting section, in the neighbourhood of the notch. The failure is assumed to occur when a relatively small crack appears at the notch root. 1 Numbers in square brackets designate References at the end of paper.

Tesi di Laurea

Facoltà: Ingegneria

Autore: Massimo Acciarini Contatta »

Composta da 224 pagine.

 

Questa tesi ha raggiunto 2827 click dal 20/03/2004.

Disponibile in PDF, la consultazione è esclusivamente in formato digitale.