Materiale elasto-palstico, “Mesh 1”

2.6.2 Materiale elasto-palstico, “Mesh 1”

Questo modello agli elementi finiti risulta maggiormente coerente con quanto si verifica nella realtà a seguito del processo di serraggio del manicotto in quanto il materiale viene considerato con caratteristiche elasto-plastiche.

Stato di tensione:

L’andamento della tensione equivalente di Von Mises risultante per il sistema al termine del processo di chiusura dal lato cilindrico, ovvero spianato dei tubi viene riportato rispettivamente in Figura 2.38 ed in Figura 2.39:

Figura 2.38: Tensione equivalente di Von Mises riferita all’intero sistema al termine della simulazione. Vista lato cilindrico dei tubi.

Nelle scala cromatica definita le zone di colore giallo e arancione indicano che la tensione equivalente di Von Mises ha superato il limite di snervamento del materiale del manicotto (145 MPa per il manicotto), quelle di colore rosso che si è superato il limite di rottura (245 MPa per il manicotto).

Laurea Magistrale IM 40 A.A. 2012/2013

Figura 2.39: Tensione equivalente di Von Mises riferita all’intero sistema al termine della simulazione. Vista lato spianato dei tubi.

I risultati dell’analisi elasto-plastica confermano ciò che era stato previsto dalla precedente analisi lineare e si avvicinano maggiormente a quanto effettivamente avviene nella realtà. Osservando la tensione equivalente di Von Mises si nota infatti che le zone più critiche per il componente risultano quelle dove i lembi su cui agisce la leva ad eccentrico si uniscono al corpo del manicotto, nelle quali viene raggiunta una tensione equivalente nell’intorno dei .

Le zone in cui viene superato il limite di snervamento sono le medesime evidenziate dall’analisi lineare elastica. In corrispondenza del manicotto non viene ora raggiunto in nessun punto il carico di rottura del materiale, tuttavia si verifica un’estesa plasticizzazione in corrispondenza della zona nella quale i lembi dal lato della leva si uniscono alla porzione superiore del manicotto, con tensioni equivalenti che si mantengono tra e .

Si ritiene importante precisare come siano evidenti gli effetti dovuti all’aver considerato il comportamento elasto-plastico dei materiali. Si ricorda come al termine dell’analisi con materiali lineari elastici, descritta del Paragrafo 2.6.1, veniva superato il carico di rottura in un’estesa porzione del manicotto. La plasticizzazione del materiale consente ora invece una notevole ridistribuzione delle tensioni interne ai componenti, di conseguenza le zone più sollecitate presentano estensione molto ridotta rispetto alla prima analisi sopracitata, grazie al contributo plastico nell’intorno dei punti maggiormente sollecitati.

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Per quanto detto il sistema risulta pertanto verificato staticamente.

Spostamenti:

In Figura 2.40 sono rappresentati gli spostamenti totali cui l’intero sistema è soggetto in seguito al processo di chiusura dei lembi del manicotto. In riferimento alla scala cromatica adottata gli spostamenti passano da un valore minimo (blu), ad un massimo (rosso). Le zone in blu non sono soggette a spostamento rilevanti e si mantengono inferiori al decimo di millimetro. I lembi che accolgono la vite Torx sono soggetti a spostamenti minori rispetto a quelli dal lato della leva ad eccentrico.

Figura 2.40: Deformata totale del sistema al termine della simulazione. Vista lato vite Torx.

Esaminando gli spostamenti è possibile vedere gli effetti macroscopici della plasticizzazione del materiale. Al termine di quest’ultima analisi gli spostamenti cui è soggetto il sistema sono infatti maggiori rispetto a quelli risultanti dall’analisi lineare elastica (vedi Paragrafo 2.6.1). Dalla Figura 2.40 si osserva uno spostamento massimo di circa in corrispondenza del lembo che accoglie la leva ad eccentrico, il quale è più elevato rispetto a quanto ottenuto dall’analisi precedente.

L’avvicinamento dei lembi del manicotto, in corrispondenza dei quali vengono applicate le forze di chiusura dal lato della leva ad eccentrico, risulta pari a . Esso viene calcolato sommando il contributo di spostamento risultante per ognuno di essi lungo la

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direzione x, nel punto situato alla loro estremità in corrispondenza della relativa faccia rivolta verso la boccola (vedi Figura 2.35).

Stato finale dei contatti:

Lo stato finale dei contatti tubo-manicotto risultante al termine della simulazione dal lato spianato dei tubi, ovvero da quello cilindrico vengono rappresentati rispettivamente in Figura 2.41 e Figura 2.42:

Figura 2.41: Stato risultante dei contatti al termine della simulazione. Vista lato spianato dei tubi.

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Come evidenziato dalla precedente analisi lineare elastica nel tratto spianato i tubi non aderiscono perfettamente al manicotto, da questo consegue che la tenuta assiale della gamba del treppiede è principalmente dovuta al tratto cilindrico dei tubi. Il tubo di diametro maggiore inoltre entra in contatto con il manicotto molto di più rispetto a quanto faccia quello di diametro minore. Osservando lo stato dei contatti risultante dalla simulazione dell’operazione di serraggio si può notare come, rispetto alla precedente analisi lineare elastica, effettuando un’analisi di tipo elasto-plastico le superfici del manicotto aderiscono maggiormente ai tubi.

Quanto detto deriva dal fatto che in seguito alla plasticizzazione materiale costituente il manicotto si verifica un migliore adattamento fra le superfici in contatto, per le maggiori deformazioni a cui è soggetto il sistema. Dall’estensione delle zone finali di contatto consegue una migliore ridistribuzione delle pressioni fra le superfici accoppiate ed un incremento della tenuta assiale della gamba del treppiede.

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