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UNITA' DI RICERCA

italiano - english
Bibliografia
[1] Nui L.S., Chehimi, C. and Pluvinage G. (1994). Stress field near a large blunted tip V-Notch and application of the concept of the critical notch stress intensity factor (NSIF) to the fracture toughness of very brittle materials. Engineering Fracture Mechanics 49, 325-335
[2] Dunn, M.L., Suwito, W and Cunningham, S.J. (1997). Fracture initiation at sharp notches: correlation using critical stress intensities. International Journal of Solids and Structures 34, 3873-3883
[3] Dunn, M.L., Suwito W., Cunningham, S.J. and May, C.W. (1997). Fracture initiation at sharp notches under mode I, mode II, and mild mixed mode loading. International Journal of Fracture 84, 367-381
[4] Seweryn, A., Poskrobko, S. and Mróz, Z. (1997). Brittle fracture in plane elements with sharp notches under mixed-mode loading, Journal of Engineering Mechanics 123, 535-543.
[5] Boukharouba, T., Tamine, T., Nui, L., Chehimi, C. and Pluvinage, G. (1995). The use of notch stress intensity factor as a fatigue crack initiation parameter. Engineering Fracture Mechanics 52, 503-512
[6] Verreman, Y. and Nie, B. (1996). Early development of fatigue cracking at manual fillet welds. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures 19, 669-681
[7] Lazzarin, P. and Tovo, R. (1998). A notch stress intensity approach to the stress analysis of welds. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures 21, 1089-1103
[8] Atzori, B., Lazzarin, P., and Tovo, R. (1999). From the local stress approach to fracture mechanics: a comprehensive evaluation of the fatigue strength of welded joints, Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures 22, 369-382.
[9] Atzori, B., Lazzarin, P. and Tovo, R. (1999). Stress field parameters to predict the fatigue strength of notched components, Journal of Strain Analysis. 34, 437-453.
[10] Lazzarin, P., Livieri, P. (2001) Notch Stress Intensity Factors and fatigue strength of aluminium and steel welded joints, International Journal of Fatigue 23, 225-232
[11] Atzori, B., Lazzarin, P., Filippi, S. (2001) Cracks and notches: Analogies and differences of the relevant stress distributions and practical effects in fatigue limit predictions, International Journal of Fatigue 23, 355-362
[12] Lazzarin P., Sonsino C.M., Zambardi R. (2004) A Notch Stress Intensity approach to predict the fatigue behaviour of T butt welds between tube and flange when subjected to in-phase bending and torsion loading, Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures 27, 127-141.
[13] Atzori, B. (1985). Meccanica della frattura o effetto d'intaglio nella progettazione a fatica. Atti XIII Convegno Nazionale AIAS, Bergamo, Italia.
[14] Usami, S, Kimoto, H., Kusumoto, S. (1978). An application of the Neuber's Equation to Fatigue strength at the toes of welded joints. IIW Doc.XIII-882-78
[15] Lazzarin, P., Zambardi, R. (2001). A finite-volume-energy based approach to predict the static and fatigue behavior of components with sharp V-shaped notches, International Journal of Fracture 112 (3), pp-275-298
[16] Lazzarin, P., Lassen, T., Livieri, P. (2003). A nocth stress intensity approach applied to fatigue life predictions of welded joints with different local toe geometry, Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Striuctures 26, pp.49-58
[17] Filippi S. Lazzarin P., Tovo R. (2002). Developments of somre explicit formulas usefull to describe elastic stress fields ahead of notches in plates. International Journal of solids and Structures, 39 pp. 4543-4565.
[18] Susmel, L., Lazzarin, P. (2002). A bi-parametric Wöhler curve for high cycle multiaxial fatigue assessment. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures 25 (1), pp.63-78
[19] Socie, D.F., Marquis, G.B., Multiaxial Fatigue, SAE, 2000
[20] Carpinteri, Andrea, Macha, E., Brighenti, R.,Spagnoli, A. (1999) Expected principal stress directions for multiaxial random loading. - Part I and Part II. International Journal of Fatigue 21 (1), 83-88, 89-96.
[21] Carpinteri, Andrea, Brighenti, R., Spagnoli, A. (2000). A fracture plane approach in multiaxial high-cycle fatigue of metals. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures 23 (4), 355-364.
[22] Carpinteri, Andrea, Spagnoli, A. (2001) Multiaxial high-cycle fatigue criterion for hard metals. International Journal of Fatigue 23 (2), 135-145.
[23] Papadopoulos, I.V. (1995). A high-cycle fatigue criterion applied in biaxial and triaxial out-of-phase stress conditions. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures 18, 79-91.
[24] McDiarmid, D.L. (1991). A general criterion for high-cycle multiaxial fatigue failure. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures 14, 429-453.
[25] McDiarmid, D.L. (1994). A shear stress based critical-plane criterion of multiaxial fatigue failure for design and life prediction. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures 17, 1475-1484.
[26] Matake, T. (1977). An explanation on fatigue limit under combined stress. Bulletin of JSME 20, 257-263.
[27] Findley, W.N. (1959). A theory for the effect of mean stress on fatigue under combined torsion and axial load or bending. Trans ASME, Series B, 81, 301-306.

Programma di ricerca

Metodi di previsione della resistenza a fatica di componenti strutturali intagliati soggetti a stati tensionali multiassiali.
Università di riferimento
Università degli Studi di PADOVA - TECNICA E GESTIONE DEI SISTEMI INDUSTRIALI - PADOVA(PD)
Responsabile dell'Unità di ricerca
Paolo LAZZARIN
Descrizione
Obiettivo principale del programma di ricerca proposto è la definizione di metodologie e procedure di calcolo per la progettazione a fatica di componenti soggetti a fatica multiassiale ad ampiezza costante, sia in fase sia fuori fase, in presenza di intagli e di concentrazioni di tensione. Nonostante l'attività sperimentale riguardi necessariamente provette e non componenti reali, le metodologie di previsione saranno esplicitamente estese anche a componenti di interesse industriale e fra questi, in particolare, alberi di trasmissione per pompe sommerse e per alternatori elettrici e unioni saldate. L'attività prevista può essere sintetizzata nelle seguenti fasi: A. Ricerca bibliografica sulla resistenza a fatica di componenti soggetti a fatica multiassiale. L'obiettivo è quello di estendere un "data base" già disponibile presso l'Unità e di diffonderlo presso le tre diverse unità di ricerca in modo che esso costituisca uno strumento essenziale per la validazione dei modelli e delle procedure di calcolo messi a punto dai diversi ricercatori. B. Con riferimento a intagli con ampi raggi di raccordo si opererà un confronto fra previsioni di vita a fatica ad alto numero di cicli basate sul metodo di Carpinteri et al. e quello di Susmel-Lazzarin, così come già pubblicati in letteratura, evidenziando gli intervalli di applicabilità e il diverso grado di accuratezza. C. Estensione, in collaborazione con altre due Unità, dei due criteri citati dalla fatica ad alto numero di cicli (in condizioni prossime o coincidenti con il limite di fatica) alla fatica a termine. D. Estensione delle espressioni dei campi di tensione dovuti a intagli a V raccordati dai casi piani (Filippi, Lazzarin e Tovo, 2002) alle geometrie assialsimmetriche. E. Estensione di un criterio energetico già messo a punto per casi piani (Lazzarin, Zambardi, Int J Fracture, 2001) ai casi tridimensionali. Per una prima verifica del metodo verranno utilizzati dati sperimentali riportati in letteratura, relativi alla resistenza a fatica multiassiale di unioni tubolari saldate in acciaio e lega leggera. F. Confronto tra il criterio energetico basato su una combinazione dei fattori di intensificazione di Modo I, II e III sviluppato al punto precedente e un criterio messo a punto dall'Unità di Ferrara, basato su una estensione della curva di Woehler biparametrica di Susmel-Lazzarin (2002) e dei criteri di punto e di linea finora formalizzati in letteratura solo per casi di fatica monoassiale. G. Valutazione sperimentale della resistenza a fatica ad ampiezza costante di provini assialsimmetrici realizzati con due tipi di acciaio per alberi di trasmissione (un acciaio C40 e un acciaio inossidabile AISI 416). La sperimentazione riguarderà sia provini lisci che intagliati, quest'ultimi interessati da intagli a V circonferenziali con un raggio di raccordo all'apice assai ridotto (inferiore a 0.5 mm). Le prove saranno effettuate applicando sollecitazioni assiali, torsionali e la loro combinazione, sia in fase sia fuori fase. Verranno presi in esame due rapporti nominali di ciclo (R=-1 ed R=0), mantenendo costante il rapporto di biassialità. E' quindi prevista la realizzazione di 16 serie complete di prove a fatica, con un numero di provette per serie variabile tra 10 e 15. L'effetto del rapporto di biassialità verrà analizzato in due altre serie, con sollecitazioni in fase ed R costante. Particolare attenzione sarà prestata alla studio della fase di nucleazione della cosiddetta "cricca tecnica" e della fase di propagazione, in funzione dei due diversi materiali, delle diverse sollecitazioni in gioco e del valore di tali sollecitazioni. Modalità di innesco e caratteristiche delle superfici di frattura saranno documentate mediante microscopia ottica ed elettronica. H. I dati della sperimentazione saranno resi disponibili alle altre unità di ricerca rendendo possibile una valutazione comparata tra le previsioni fornite dai diversi metodi messi a punto durante il progetto di ricerca. Il raggiungimento degli obiettivi previsti dal programma di ricerca proposto è previsto con il seguente sviluppo temporale delle attività: 1. Analisi bibliografica (mesi 1-3) 2. Confronto delle previsioni di resistenza a fatica ad alto numero di cicli utilizzando i criteri già pubblicati da alcuni dei ricercatori del progetto, in relazione a provini lisci o debolmente intagliati (mesi 2-4); 3. Scelta definitiva dei materiali e della geometria dei provini da sottoporre a prova, realizzazione dei provini stessi (mesi 1-4); 4. Caratterizzazione a fatica multiassiale dei provini (mesi 5 -18); 5. Formalizzazione di un criterio energetico per le previsioni di resistenza a fatica di componenti fortemente intagliati e soggetti a fatica multiassiale (mesi 5-12); 6. Validazione e confronto fra i modelli messi a punto dalle tre diverse unità ed estensione ai componenti reali delle previsioni della vita a fatica (mesi 19-24).