Progettazione a fatica

IPMI01

Docenti

Prof. Pietro Paolo Milella

Descrizione del Corso

La Fatica è la causa principale dei cedimenti strutturali che avvengono in servizio, rappresentando oltre l’80 percento di questi. Lo studio della fatica si è sviluppato particolarmente solo di recente, dopo la Seconda guerra mondiale, con lo sviluppo dell’aviazione e dei voli spaziali e l’uso di nuovi materiali e leghe a medio-alta resistenza. Non c’è materiale, struttura o campo di applicazione che possa dirsi esente da problemi di resistenza a fatica e l’uso sempre più avanzato di materiali e tecniche costruttive spinge sulla necessità di conoscenze sempre più approfondite di metodi di analisi sicuri che fanno anche ricorso irrinunciabile a procedure innovative di analisi probabilistica.

Il corso si sviluppa su tre direttive principali. La prima si propone di illustrare dettagliatamente i meccanismi fondamentali con cui opera la fatica e rispondono i materiali alle sollecitazioni cicliche, per comprendere appieno le metodologie e le procedure di calcolo che occupano le altre due direttive che sono, rispettivamente, quelle del calcolo convenzionale basato sulle curve di Wöhler e sul concetto di limite di resistenza a fatica (seconda direttiva) e del calcolo avanzato che richiede la conoscenza della tipologia e distribuzione dei difetti interni, come inclusioni, fasi forestiere o micro cricche esistenti o prodotte in servizio (terza direttiva). Quest’ultima fase che rappresenta oggi la linea più avanzata di analisi del danno di fatica, richiede un approccio di tipo probabilistico e non è ancora, in generale, oggetto di studio universitario.

Destinatari

Ingegneri, ricercatori e tecnici che si occupano di progettazione di strutture ed uso di materiali e tecniche costruttive

Prerequisiti

È utile, ma non necessaria, esperienza nella realizzazione/lettura del disegno tecnico.

Materiale Didattico   

Ad ogni partecipante al corso verranno fornite delle dispense relative agli argomenti trattati, assieme a copie delle presentazioni utilizzate durante le lezioni e sarà rilasciato un attestato di frequenza.

Programma

I Parte

fenomenologia della fatica. Sviluppo, crescita e progressione del danno di fatica. Effetto del volume di processo, del tipo di sollecitazione, della finitura superficiale. Influenza dei trattamenti superficiali termo-meccanici, della temperatura e del rateo di applicazione delle sollecitazioni sul danno di fatica. Aspetti morfologici, striature e linee di spiaggia.

II Parte

curve di Wöhler; approccio tensione-vita, retta di Basquin, effetto della tensione media. Costruzione delle curve di progetto specifiche. Approccio deformazione-vita, equazione della curva ciclica, retta di Mason-Coffin. Effetto d’intaglio e della tensione media. Fatica multiassiale, carichi in fase e fuori fase. Spettri di carico comunque variabili, progressione e accumulo del danno di fatica.

III Parte

Diagramma di Kitagawa-Takahashi, ricerca della distribuzione delle inclusioni e dei difetti e relative curve di probabilità. Determinazione del limite di resistenza a fatica relativo ad una richiesta specifica di probabilità di sopravvivenza. Applicazioni pratiche di quanto descritto nelle parti precedenti.