Effetto della variazione della larghezza dei due gruppi di cave

In questa sezione è stato affrontato lo studio dell’effetto della larghezza delle cave presenti sul sonotrodo sul rapporto 𝜏 𝜎⁄ presente nella gola centrale del provino.

Partendo dalla geometria di riferimento riportata nel sottoparagrafo 3.3.2, sono state analizzate altre quattro configurazioni riportate in Tab.14, secondo la nomenclatura definita in Fig.81. I disegni tecnici relativi alle suddette configurazioni sono riportati di seguito.

Configurazione Gruppo cave Distanza residua dall’asse del sonotrodo [mm]

1 a monte del sonotrodo 5

a valle del sonotrodo 2,5

2 a monte del sonotrodo 6

a valle del sonotrodo 3

3 (riferimento) a monte del sonotrodo 7

a valle del sonotrodo 3,5

4 a monte del sonotrodo 8

a valle del sonotrodo 4

5 a monte del sonotrodo 9

a valle del sonotrodo 4,5

Tab. 14 Configurazioni sonotrodo al variare della larghezza delle cave.

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Fig. 84 Andamento del rapporto 𝝉 𝝈⁄ presente nella sezione centrale del provino al variare della larghezza delle cave.

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Considerazioni conclusive del Lavoro di Tesi

Per molti anni, la progettazione di compenti meccanici si è basata su dati di fatica ottenuti sollecitando i provini fino ad un numero massimo di cicli generalmente inferiore a 107 _{cicli. A partire da Wöhler e in accordo con la maggior parte delle}

normative internazionali di prova, si è ammesso che, oltre tale valore di durata, i provini fossero in grado di vivere indefinitamente. Tale idealizzazione è stata però posta, a partire da poco più di venti anni, in forte discussione dai risultati sperimentali ottenuti da diversi gruppi di ricerca; infatti, l’esperienza ha dimostrato che andando oltre tale limite si assiste comunque a rottura. Uno dei pionieri di tale concetto è il Professor Claude Bathias. In effetti, la crescente richiesta di componenti meccanici con durate ampiamente superiori ai 107 _{cicli, come ad esempio componenti di treni ad alta velocità}

e di motori aeronautici, e il forte interesse per la caratterizzazione del comportamento dei materiali per numeri di cicli di affaticamento superiori a quelli generalmente esaminati hanno portato allo sviluppo e alla diffusione di macchine di prova, note con il nome di macchine a ultrasuoni, in grado raggiungere 1010 cicli in meno di una settimana.

Dunque, in questo Lavoro di Tesi, inizialmente è stato presentato il concetto di VHCF, il metodo di studio, il caratteristico meccanismo di rottura, i risultati attuali ottenuti dai gruppi di ricerca ed infine i fattori che influenzano il fenomeno. Tuttavia, le conoscenze attuali non risultano sufficienti a caratterizzare completamente il fenomeno della VHCF; è quindi tutt’oggi uno dei principali argomenti di ricerca nell’ambito dell’ingegneria industriale.

Successivamente, nella Parte II del Lavoro di Tesi, è stata illustrata una panoramica dello stato dell’arte delle macchine di prova a ultrasuoni attualmente esistenti, evidenziandone i vantaggi e le limitazioni rispetto alle macchine di prova convenzionali. Inoltre, tali macchine, essendo state sviluppate da diversi gruppi di ricerca, differiscono fra loro. Infatti, a causa della mancanza della disponibilità commerciale delle attrezzature necessarie per la realizzazione delle macchine a ultrasuoni, ogni ricercatore che ha affrontato il tema della VHCF dal punto di vista sperimentale ha dovuto costruire delle attrezzature apposite per la prova ultrasonica d’interesse. Dunque, per quanto concerne le prove in VHCF regime, non sono attualmente presenti delle procedure sperimentali standardizzate.

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Infine, nella Parte III del Lavoro di Tesi, è stato affrontato lo studio, attraverso FEM, della condizione operativa di due delle macchine di prova a ultrasuoni discusse nella Parte II. Inizialmente è stata studiata la macchina sviluppata da Paolino [2], macchina che permette di realizzare prove di trazione-compressione con 𝑅 = −1. Per poi passare allo studio della macchina a ultrasuoni sviluppata da Vieira [53], macchina che permette di realizzare uno stato di tensione biassiale di trazione e torsione in cui entrambi i carichi sinusoidali sono in fase ed 𝑅 = −1. Infine, sono state condotte ulteriori analisi andando a variare alcuni parametri geometrici degli elementi costituenti la macchina sviluppata da Vieira [53], al fine di comprenderne l’effetto sul rapporto 𝜏 𝜎⁄ che si manifesta nella gola centrale del provino. Perciò il lavoro effettuato in quest’ultima parte ha permesso di ottenere le geometrie degli elementi caratterizzanti le due macchine prese in esame, con l’obiettivo futuro di costruire la prima macchina, per prove di fatica in VHCF, dell’Università di Pisa.

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