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Molti componenti meccanici e strutturali intagliati sono soggetti nella vita operativa a cicli di sovrasollecitazione che possono produrre locali plasticizzazioni. Un esempio tipico è rappresentato dagli elementi filettati nei quali, lo stesso preserraggio iniziale, può generare locale plasticità alla radice dei filetti più sollecitati. Fenomeni simili possono essere riscontrati anche in altri comuni elementi come alberi di trasmissione con cave per linguette o altri intagli, a seguito di sovraccarichi. La radice degli intagli acuti costituisce infatti un luogo preferenziale per l'innesco di difetti di fatica ed è pertanto fondamentale studiare l'effetto che il sovraccarico iniziale produce sulla resistenza a fatica. Il problema risulta particolarmente complesso perché coinvolge una serie di aspetti della resistenza a fatica del materiale che non sono ancora completamente compresi. Tra questi: · la presenza di uno stato di autotensione indotta dalla locale plasticizzazione che modifica il locale rapporto di ciclo R · la modifica locale delle proprietà del materiale (incrudimento e riduzione della dutttilità) · la multiassialità dello stato di tensione dovuta alla presenza dell'intaglio (le caratteristiche di multiassilità della componente statica dello stato di tensione possono inoltre essere diverse da quelle del ciclo affaticante). La presenza dell'intaglio favorisce il manifestarsi di locali picchi di tensione statica che possono superare, per materiali incrudenti, la tensione di snervamento. In tali circostanze si prevedono valori locali di R prossimi all'unità. Come conseguenza, la resistenza a fatica può essere solo estrapolata dai risultati ottenibili con provini lisci, per i quali la globale plasticizzazione limita il rapporto R sperimentalmente applicabile. Come conseguenza, risulta necessario effettuare prove direttamente sui provini intagliati per i quali si devono determinare le proprietà locali del campo di tensione. Tali proprietà possono essere dedotte con accurate analisi elasto-plastiche (ad esempio agli elementi finiti), di conseguenza, è necessario predisposrre tecniche sperimentali adeguate per effettuare una verifica, per lo meno indiretta, della accuratezza di tali previsioni. L'unità di Pisa si propone di indagare in forma sperimentale e numerica questo specifico aspetto della fatica negli intagli, tramite la progettazione, la conduzione e l'interpretazione di una serie di prove di resistenza su provini opportunamente intagliati. Nella prima fase del progetto risulterà necessario effettuare la scelta dei materiali da studiare (presumibilmente due o tre leghe metalliche di elevate caratteristiche meccaniche), la caratterizzazione completa delle proprietà meccaniche elasto-plastiche statiche e cicliche, e della resistenza a fatica. Successivamente si procederà al progetto delle prove con provini intagliati, per raggiungere valori di R sufficientemente elevati. Tale fase comprenderà: la definizione di opportune geometrie di prova e la messa a punto delle modalità di esecuzione delle esperienze. Successivamente sarà condotta una estensiva campagna di prove nelle quali saranno variati i seguenti parametri: · livello di carico medio · rapporto di ciclo R · tempo di vita del provino Saranno predisposti modelli agli elementi finiti di tipo elasto-plastico per interpretare gli esperimenti, in modo da ottenere i parametri tensionali e deformativi locali. Lo scopo finale dell'attività consiste nella formulazione di un criterio con cui prevedere la resistenza di un componente intagliato (in particolare la sua durata e la tensione a vita indefinita) sulla base delle proprietà geometriche nominali, delle caratteristiche del ciclo (incluse le prime fasi e l'eventuale precarico) e le proprietà di resistenza del materiale, ottenibili con opportune prove (statiche e di fatica).
