Curva di Wohler per cicli a fatica PDF

Preview

Summary

Diagrammi di Wohler sui cicli di sollecitazione a fatica...

Description

CURVA DI WOHLER Per prima cosa si deve premettere che le prove a fatica possono essere svolte sia su provini standardizzati che su componenti a grandezza naturale e in scala. Per la caratterizzazione del materiale si preferisce svolgere prove standardizzate con apposite macchine e le più comuni sono: 1) 2) 3) 4)

A flessione rotante A flessione piana A trazione/compressione A torsione

Le macchine a flessione rotante sollecitano i provini a sezione circolare sotto l'azione di carichi fissi che producono momento flettente costante, lineare o triangolare lungo la zona utile di prova. Ogni punto del provino è sollecitato con una tensione variabile sinusoidale con frequenza pari alla rotazione del macchina. Le prove a flessione piana sono eseguite, generalmente, su provini piatti. Il metodo più semplice è quello di sollecitare i provini, incastrati ad un estremo, tramite un eccentrico che impone una freccia voluta all'estremo opposto.

CURVA DI WOHLER Eseguendo prove a fatica su provini/componenti nominalmente identici nelle stesse condizioni operative si ottengono risultati notevolmente dispersi: 1) La durata aumenta al decrescere dell'ampiezza di carico 2) La durata N rappresenta il cicli totali per il collasso a partire dall'inizio cricca a Ni 3) I provini non rotti dopo un numero di cicli sufficientemente elevato suggeriscono una possibile durata infinita Negli acciai il limite di fatica si presenta per 10^6/10^7 cicli, al di sotto dei quali si è in campo sicuro e non si ha collasso a fatica. Per le leghe leggere e le leghe di alluminio la curva risulta sempre decrescente e non presenta un asintoto orizzontale. Per i materiali metallici possiamo individuare delle zone tipiche:

Inserendo i risultati ottenuti in un diagramma di Wohler (S1N) con opportuni metodi statistici si possono ottenere curve corrispondenti per un determinato livello di sopravvivenza . I diagrammi che riportano le curve di Wohler al variare della probabilità sono detti diagrammi S1N1P. Per ottenere tali curve sono necessari 5/6 livelli di carico con almeno 15 provini per livello e quindi un totale di almeno 75190 provini. Per progettare o verificare un componente a vita illimitata (safe life), il coefficiente di sicurezza diventa:

ESEMPIO Progettare a safe life il diametro di una barra circolare piena con carico di trazione compressione alternato simmetrico di 300000 N, scegliendo un acciaio con tensione limite di fatica pari a 500 M Pa ed un coefficiente di sicurezza pari a 2.

METODO STAIRCASE PER LA DETERMINAZIONE DEL LIMITE DI FATICA Per determinare il limite a fatica per un dato numero di cicli n, utilizzando un numero contenuto di provini, si utilizza il metodo staircase. Questo metodo è un metodo statistico in gradi di fornire valore medio e scarto tipo della distribuzione e si necessita di almeno 15 provini. Il metodo è sequenziale e presenta una caratteristica "upanddown" del livello di tensione di prova. I risultati sono analizzati statisticamente osservando caratteristiche della distribuzione normale. Si sceglie un valore di partenza possibilmente stimato nell'intorno del valore cercato, un numero di cicli N ed uno step d della tensione di riferimento. Il valore di d deve essere dell'ordine dello scarto tipo s della distribuzione, supposta normale. La procedura, secondo la normativa UNI 3964, è la seguente: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8)

Stimare la resistenza fatica corrispondente alla durata richiesta Stimare deviazione standard per il materiale richiesto Condurre la prima prova con tensione pari a Se il provino si rompe decrementare la tensione di d Se il provino non si rompe incrementare di +d Ripetere per 15 provini almeno Determinare l'evento meno frequente tra "rottura" e "non rottura" Tabulare considerando solo l'evento meno frequente I

II

III

IV

V

Livello di tensione Classificazione dei livelli di tensione Numero di eventi meno frequenti Prodotto II*III … 0 … …

Prodotto II^2*III …

… …

1 …

… …

… …

… …

…

n

… N = sum(III)

… … A = sum(IV) B = sum(V)

Ottenuti questi risultati si valida la resistenza a fatica al 50%:

La deviazione standard s è data da:

Da questi valori si calcola la resistenza a fatica al 10% e 90% di probabilità:...