Provini testati

Per descrivere più facilmente l’evoluzione del danneggiamento durante la vita a fatica del giunto, sono state numerate le zone di giunzione tra le varie interfacce come mostrato in

Fig.4.1. Sono stati utilizzati i numeri da 1 a 8 per riferirsi alle cricche presenti in

corrispondenza delle 8 giunzioni del profilo sinistro del provino ed i numeri dal 9 al 16 per indicare le corrispondenti cricche nel profilo destro secondo la vista di Fig. 4.1.

La rappresentazione tridimensionale del giunto, in Fig. 4.2, contribuisce a chiarire meglio di cosa stiamo parlando. Le diverse interfacce che formano i gradini della giunzione

stepped sono indicate con lettere dalla a alla g. La lettera a individua l’interfaccia tra la

prima e la seconda lamina (per la numerazione delle diverse lamine vedere capitolo 3), mentre g individua indica l’interfaccia tra la settima e l’ottava lamina del provino.

Fig. 4.1 Rappresentazione di un provino stepped lap. I numeri si trovano in corrispondenza dei gradini

presenti all’interno della struttura del giunto, dove solitamente si originano le cricche. Le estremità del provino a causa della pressione esercitata delle morse di afferraggio, appaiono zigrinate.

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Le cricche che vengono prese in considerazione per studiare l’evoluzione del danneggiamento sono le cricche a1, a8, a9, a16 che si innescano dalle corrispondenti zone di giunzione 1,8,9,16.

I meccanismi più comuni di danneggiamento della giunzione durante la vita a fatica sono identificati dalla nucleazione di una cricca trasversale in corrispondenza del punto di giunzione di due diverse lamine e la sua praticamente istantanea propagazione fino all’interfaccia successiva. A questo si presenta l’insorgenza della delaminazione che propaga dagli strati esterni a quelli interni.

In particolare come successivamente si vedrà tali delaminazioni tenderanno inizialmente a propagare contemporaneamente verso l’interno e verso l’esterno della giunzione. Nel corso della prova a fatica si assiste poi ad un rallentamento progressivo, fino a completa stabilizzazione, delle cricche che propagano verso l’esterno, mentre per quelle che propagano verso l’interno si continua ad osservare una propagazione fintantoché la giunzione non raggiunge il punto di rottura. Si può quindi dire che per la delaminazione che porterà alla separazione della giunzione si sono stati evidenziati tre periodi:

Un primo periodo, che equivale al 10÷30% della vita del provino, in cui si ha la formazione di cricche trasversali e delaminazioni che avanzano rapidamente dalle interfacce partendo dai punti di giunzione1, 8, 9, 16 mentre nei punti interni non si presenta nessun tipo di danno se non al massimo la formazione di cricche trasversali. Inoltre dai punti di giunzione esterni, sopra citati, si hanno formazioni di delaminazioni che propagano all’esterno dell’area di giunzione; nonostante le prove sperimentali

Fig. 4.2 Rappresentazione tridimensionale di una giunzione stepped. I numeri si trovano in corrispondenza

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abbiano evidenziato che tali delaminazioni possono assumere in alcuni casi delle ragguardevoli dimensioni queste non sono determinanti per quanto riguarda la vita a fatica del provino in quanto terminano di propagare nel corso della prova rimanendo ferme per tutta la vita del provino.

Nel secondo periodo, che equivale a circa il 50÷70% della vita del provino, si assiste ad un rallentamento della propagazione delle delaminazioni formatesi agli estremi , mentre per i punti interni di giunzione si può verificare come no la propagazione di rotture interlaminari che avanzano comunque di pochi decimi di millimetro.

Infine vi è un terzo ed ultimo periodo che rappresenta la fase finale della vita del provino e corrisponde a circa il 10÷30% della vita, nel quale le delaminazioni innescate dai punti 1,8,9,16 tornano ad avanzare rapidamente raggiungendo talvolta le delaminazioni formatesi nei punti di giunzione più interni. Si è potuto riscontrare che qualora questo fenomeno si verifichi, la rottura del provino avviene dopo poche migliaia di cicli, generalmente durante il blocco di carico successivo.

Dall’esperienza maturata nel corso delle prove si è visto che non tutte le delaminazioni presentano una fase finale in cui esse ricominciano ad avanzare portando a rapida rottura il provino, solitamente infatti si ha solamente una delaminazione di questo tipo mentre le altre restano ferme. È comunque capitato di osservare delaminazioni propaganti sulla stessa interfaccia, avanzare contemporaneamente presentando entrambi una fase finale con un cambiamento di pendenza. Quindi si può dire che solamente una o al massimo due delaminazioni portano a rottura la giunzione, mentre le altre non assumono un ruolo significativo nel comportamento a fatica della stessa.

È opportuno far presente che tramite le osservazioni al microscopio è possibile rilevare i danni solamente lungo i bordi del provino, non è invece possibile rilevare come si propaga la delaminazione lungo la larghezza del campione. Per poter osservare tale propagazione è necessario analizzare il provino con una strumentazione agli ultrasuoni o ai raggi X come fatto da E.Balzarini [5] e S.Polloni [7] nei rispettivi lavori di tesi. L’analisi agli ultrasuoni è ottenuta con il sistema Epoch4 interfacciato ad un Pc che permette di esaminare con buona accuratezza il danneggiamento completo (C-Scan classico) oppure di rilevarlo per ogni singola interfaccia, l’analisi ai raggi X invece non ha portato ai risultati sperati data la difficoltà di evidenziare nettamente le parti danneggiate.

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Nella tabella seguente sono riportati i dati riassuntivi delle prove e i principali risultati ottenuti. In particolare troviamo:

 R, il rapporto di ciclo.

 f, frequenza utilizzata nella prova.

 σmax [MPa], tensione massima applicata

 Nf , numero di cicli effettuati a rottura.

 af , lunghezza finale raggiunta dalla delaminazione (con riferimento alla cricca più lunga).

I campioni che nelle prove a fatica oltrepassano i 2·106 cicli si dicono in run-out; una volta raggiunta tale soglia la prova viene comunque considerata terminata anche se il provino non è arrivato a rottura.

Provino R ^f [Hz] σmax [MPa] ^Carico Nf a rottura [cicli] af cricca [mm] Rotto S08_12 0,05 5/8 ²⁰⁰ medio 116620 29,2 si S08_13 0,05 5/8 ²⁰⁰ medio 280454 11,9 si S08_14 0,05 5 ²⁶⁰ alto 23867 10,4 si S08_15 0,05 5 ²⁶⁰ alto 19232 6,98 si S08_16 0,05 10 ¹⁶⁰ basso 1766376 33,59 si S08_17 0,05 5/8/10 ¹⁵⁰ basso ^non rilevato ^__ no run out SQI5_01 0,05 8 ^144,8 alto 7542 12,01 si SQI5_02 0,05 8 ^144,8 alto 8961 14,59 si SQI5_03 0,05 10 ¹⁰⁹ medio 120131 15,31 si SQI5_04 0,05 10 ¹⁰⁹ medio 62149 15.34 si SQI5_05 0,05 10 ⁹⁰ basso 484189 14,78 si SQI5_06 0,05 10 ⁸⁰ basso 1948821 11,44 si

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