Progettazione a Fatica

MMSBTA03

Docenti

Prof. Pietro Paolo Milella, Università di CASSINO

Descrizione introduttiva

Il corso intende presentare nella forma più sistematica, completa, aggiornata ed avanzata la fenomenologia della fatica ed i metodi oggi disponibili per la progettazione a fatica. Il corso si basa sulla formula della “full immersion” che prevede il trasferimento di un bagaglio completo d’informazioni, portando i discenti in una condizione di conoscenza operativa della materia, pur nella ristrettezza del tempo.

Obiettivi

Il corso rappresenta un’edizione completamente rivisitata dei precedenti corsi di fatica già tenuti dal prof. Pietro Paolo Milella, alla luce delle esigenze emerse negli ultimi anni d’insegnamento e dei più recenti sviluppi nel campo della progettazione a fatica. In particolare, pur mantenendo lo stesso schema espositivo, è stata ridotta l’esposizione teorica a favore di una più pratica ed operativa. Esso si articola in tre parti distinte: la prima, che intende fornire una comprensione del perché e del come nasca il fenomeno “fatica”, analizza tutti i processi di enucleazione precursori della formazione delle cricche microstrutturali e la loro crescita sotto tensione. La seconda espone la fatica indotta dalle tensioni (fatica ad alto numero di cicli) e quella oligociclica controllata dalle deformazioni. La terza, infine, prevede una serie esaustiva di esempi applicativi in tutti i settori esposti teoreticamente. Il corso enfatizza gli aspetti pratici della progettazione a fatica che solitamente non sono trattati, come la variabilità metallurgica, l’effetto del volume e/o superficie che condizionano fortemente la resistenza a fatica e la richiesta di affidabilità avanzata dal progettista che si traduce in un valore di sopravvivenza percentuale. Il corso si basa sul libro di testo in corso di pubblicazione: “Fatica e corrosione nei materiali metallici” del Prof. Pietro Paolo Milella.

Programma

Prima Giornata
Fenomenologia della fatica ed impatto di inclusioni e difettosità. Fatica ad alto numero di cicli

• Benvenuto
• Introduzione e cenni storici
• Curve S-N generalizzate
• Prima fase della fatica: incrudimento ed addolcimento ciclico scorrimenti plastici localizzati e generalizzati
• Pausa caffè
• Seconda e terza fase della fatica: formazione e crescita delle piccole cricche microstrutturali (MSC); formazione e crescita delle macrocricche. Formule empiriche di previsione
• Aspetti morfologici della propagazione della cricca per fatica, gli Stadi I, II e III della fatica
• La frattografia come strumento diagnostico. Microscopia ottica ed elettronica;
• Pausa Pranzo
• Fattori che influenzano la resistenza a fatica: effetto della finitura superficiale, effetto delle inclusioni, effetto della dimensione del pezzo, effetto del tipo di carico, effetto dei trattamenti superficiali, effetto della temperatura
• Effetto della tensione media. Diagrammi di resistenza
• Stato multi assiale di tensione.
• Conclusione

Seconda Giornata
Fatica in controllo di deformazione

• Effetto d'intaglio sul limite di resistenza a fatica. Progettazione in presenza di intagli e discontinuità strutturali.
• Ciclo d'isteresi e fatica oligociclica. Equazione della vita a termine
• Pausa caffè
• Spettri di carico comunque variabili. Conteggio dei cicli.
• Progressione ed accumulo lineare e non lineare del danno.
• Pausa Pranzo
• Comportamento e resistenza a fatica delle ghise
• Conclusione

Terza Giornata
Esercitazioni

• Costruzione delle curve di Wöhler di resistenza a fatica: metodi di prima approssimazione. Costruzione delle curve di Wöhler di resistenza a
fatica basati sull'equazione di Basquin e Mason-Coffin. Applicazioni;
• Pausa caffè
• Calcolo della vita a termine in presenza d'intagli strutturali. Metodo di Neuber.
• Pausa Pranzo
• Variabilità metallurgica ed aspetti statistici della fatica. Effetto volume sulla resistenza a fatica. Progettazione probabilistica.
• Discussione di casi pratici portati dai partecipanti
• Conclusione

Destinatari

Progettisti di strutture metalliche, acciai, ghise e leghe non ferrose, anche saldate che operino in condizioni di carico variabile, con richieste avanzate d’integrità strutturale anche in presenza di possibili difettosità di produzione, messa in opera o esercizio.

Prerequisiti

Il corso è concepito come pacchetto autosostenentesi: le conoscenze di base di cui necessita, nel campo dell’ingegneria e dell’analisi, sono quelle di una laurea breve in Ingegneria o Fisica o Matematica o di un diploma tecnico. Esso, pertanto, anche se entra in un dettaglio molto specialistico, non richiede prerequisiti particolari configurandosi ideale sia per diplomati tecnici che per laureati in ingegneria e ricercatori universitari.

Materiale didattico

Ad ogni partecipante al corso verranno fornite delle dispense/note relative agli argomenti trattati, assieme a copia delle slides utilizzate durante le lezioni.