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Da quanto brevemente discusso al punto 2.4 si comprende come il problema debba innanzi tutto essere affrontato dal punto di vista sperimentale con l'obiettivo di comprendere in modo adeguato le reali modalità d'innesco e propagazione della cricca in presenza d'intagli sollecitati da carichi multiassiali. Per una coerente risoluzione del problema della verifica a fatica le metodologie basate sul calcolo delle tensioni e delle deformazioni elasto-platiche all'apice dell'intaglio, o al piede del cordone di saldatura, sembrano non essere adatte ad affrontare in modo adeguato il problema in studio e questo specialmente nel campo della fatica ad alto numero di cicli. Poste queste premesse, due sono le possibili vie che sembrano poter suggerire soluzioni più accurate e generali al problema: i metodi basati sull'uso delle tensioni nominali e lo sviluppo di metodologie fondate sul calcolo degli N-SIF. L'attività prevista può essere sintetizzata nelle seguenti fasi: A. L'attività dell'Unità di Ricerca sarà inizialmente incentrata sull'esecuzione di prove sperimentali condotte su provini fortemente intagliati e sollecitati con carichi di fatica che generano, in corrispondenza dell'apice dell'intaglio, modi misti di sollecitazione. In particolare saranno eseguite prove su provini intagliati con intagli a V aventi raggio di raccordo di fondo intaglio piccolo se confrontato con le dimensioni caratteristiche dell'intaglio stesso. I provini utilizzati saranno realizzati con acciai da costruzione convenzionali a basso tenore di carbonio. Parallelamente alle prove sperimentali multiassiali saranno eseguiti, secondo le procedure unificate, tutti test necessari a caratterizzare, sia staticamente che a fatica, il materiale in studio. Successivamente le analisi sperimentali si sposteranno sull'esecuzione di prove di fatica su giunti saldati di diversa geometria, realizzati sia in acciaio che in alluminio, sollecitati da carichi multiassiali sia in fase che fuori che fuori fase. B. Inizialmente l'attività di ricerca teorica si incentrerà sulla valutazione dell'estensibilità del criterio di resistenza basato sulle Curve di Wöhler modificate al caso di componenti fortemente intagliati. L'obiettivo di tale attività sarà quello di verificare la possibilità di utilizzare le tensioni nominali, corrette mediante un coefficiente di riduzione della resistenza a fatica, nella progettazione multiassiale di componenti intagliati. La definizione di tale coefficiente di riduzione delle tensioni si baserà sulla classica definizione del Kf, cercando di generalizzarne la validità anche nel caso multiassiale. La accuratezza di tale approccio sarà verificata sia mediante dati di letteratura che mediante dati sperimentali generati dall'Unità di Ricerca stessa. C. Validata l'affidabilità di tale approccio, le attività di studio teorico verranno spostate sull'estensione al caso delle saldature del criterio basato sulle Curve di Wöhler modificate. L'obiettivo della suddetta attività sarà quello di dimostrare l'affidabilità di tale metodo, applicato in termini di tensioni nominali, nel caso di componenti saldati sollecitati da carichi multiassiali, dove, per la calibrazione del criterio stesso, verranno utilizzate le curve nominali date, per i casi monoassiali e di torsione, dalle normative, italiane e straniere, in materia. D. Nel tentativo, poi, di migliorare la precisione nella previsione a fatica multiassiale di componenti meccanici fortemente intagliati e/o saldati, l'attività di ricerca si focalizzerà, quindi, sul calcolo dei fattori di concentrazioni delle tensioni (N-SIF) in presenza di modi misti di sollecitazione. Lo studio sarà condotto mediante tecniche di tipo numerico, e avrà lo scopo di fornire formulazioni semplici per il calcolo degli N-SIF al variare delle dimensioni di dettagli strutturali aventi geometrie riconducibili a quelle di particolari saldati di comune utilizzo e sollecitati in esercizio da carichi multiassiali. Particolare attenzione sarà, poi, dedicata allo studio del N-SIF legato alle componenti di sollecitazione di modo III, valutando, sia con dati di letteratura che con i risultati sperimentali ottenuti dall'Unità di Ricerca, l'applicabilità e l'affidabilità di tale grandezza come parametro di progettazione a fatica in presenza di stati di sollecitazione che causano una propagazione della cricca per strappo. E. Vista la precisione dimostrata dagli N-SIF come parametri per la progettazione a fatica di particolari saldati sollecitati a carichi monoassiali, l'ultima parte dell'attività di ricerca sarà incentrata sullo studio di metodi numerici semplificati capaci di dare una stima dei valori degli N-SIF in strutture complesse, valutando l'estendibilità di tali metodologie semplificate al caso di saldature sollecitate da stati di tensione multiassiali. L'ultima fase dell'attività di ricerca avrà, quindi, l'obiettivo di rendere più facilmente applicabili a livello industriale le tecniche di progettazione a fatica basate sull'utilizzo degli N-SIF, fornendo degli algoritmi di calcolo capaci di eseguire in modo automatico la rianalisi dei risultati numerici ottenuti mediante analisi FEM semplificate. Il raggiungimento degli obiettivi previsti dal programma di ricerca proposto è previsto con il seguente sviluppo temporale delle attività: 1. Analisi bibliografica (1-3 mesi); 2. Scelta dei materiali e della geometria dei provini da testare, realizzazione dei provini stessi (2-5 mesi); 3. Esecuzione delle prove di fatica multiassiale (6-20 mesi); 4. Estensione del criterio basato sulle Curve di Wöhler modificate al caso di componenti intagliati per la definizione del Kf multiassiale (6-12 mesi); 5. Estensione del criterio basato sulle Curve di Wöhler modificate al caso di componenti saldati mediante l'utilizzo delle tensioni nominali (6-12 mesi); 6. Calcolo degli N-SIF per particolari saldati soggetti a sollecitazioni multiassiali (9-15 mesi); 7. Studio dell'applicabilità del N-SIF di modo III alla previsione della vita a fatica di componenti soggetti a carichi torsionali (12-20 mesi); 8. Sviluppo di metodologie semplificate per la stima degli N-SIF in componenti reali sollecitati da carichi multiassiali (16-24 mesi).
