5 Esecuzione delle prove a fatica

(1)

Capitolo 5 Esecuzione delle prove a fatica

5 Esecuzione delle prove a fatica

La campagna di prove intrapresa ha avuto lo scopo di raccogliere i dati necessari allo sviluppo di un metodo di previsione della propagazione delle fessure in campo short-crack. Le prove effettuate hanno permesso, inoltre, di confermare le migliorie del sistema di pulitura e di acquisizione dati. I provini sono stati sottoposti a diversa preparazione e diversi livelli di carico; con l’adozione del sistema di pulitura elettrolitica, è stato possibile, infine, acquisire le immagini ad una diversa risoluzione.

5.1 Prove su provini SENT per studio di short crack

Sono state effettuate 29 prove su provini SENT per studiare la propagazione di short-crack da intagli dolci.

Ogni prova è stata preceduta da un’opportuna fase di lucidatura la cui messa a

punto è progredita di pari passo con il procedere del lavoro di tesi, cosa che ha

permesso un netto miglioramento nella capacità di analizzare fessure sempre più

piccole. Passando ad ingrandimenti più elevati, è stato possibile analizzare

fessure con una dimensioni iniziale inferiori al micron in confronto ad una

dimensione minima rilevabile, nelle prime prove effettuate, circa 5 volte

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utilizzare elevati ingrandimenti.

L’ingrandimento utilizzato nella fase iniziale del lavoro di tesi (2,33 μm/pixel), relativamente basso, è tale da visualizzare in un’unica immagine il campo di interesse (circa 1,4 mm), con l’adozione di un diverso microscopio il rapporto di ingrandimento è passato a 0,4821 μm/pixel, rendendo necessaria la suddivisione della zona di interesse in più immagini.

La misurazione delle fessure è avvenuta, al termine di ogni prova, in maniera

manuale tramite una routine di LabView® che, dato il rapporto di

ingrandimento, permette di calcolare la distanza tra due punti selezionati

dall’operatore. Non è stato possibile automatizzare completamente il processo di

riconoscimento e misurazione, in quanto è necessaria una perfetta messa a

fuoco, in modo da consentire al software di individuare l’avanzamento della

cricca.

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Capitolo 5 Esecuzione delle prove a fatica

Smax R Cricca Visibile Dimensione Iniziale

Cricca Fine Prova Dimensione Finale

Cricca Note

Nome Provino

[Mpa] [Cicli] [mm] [Cicli] [mm]

SC1 100 0,1 92552 a=0,138 c=0,186 134934 a=1,635 c=1,331 5 Hz

SC2 100 0,1 5510 a= c= 76652 a=1,456 c=1,377

SC3 100 0,1 a=0,097 c=0,083 195482 a=1,460 c=1,216

SC4 100 0,1 151001 a= c= 241641 a= c=

SC5 100 0,1 187373 a= c= 337172 a= c= Rottura del provino

a 365729

SC6 100 0,1 a= c= a= c=

Non nucleata e rottura cella di carico SC7 100 0,1 58115 a=0,244 c=0,146 140308 a=1,425 c=1,144

SC8 80 0,1 830156 a= c= a= c=

SC9 80 0,1 a= c= a= c=

SC10 100 0,1 a= c= 194888 a=1,425 c=1,144 Frastagliata SC11 100 0,1 a=0,202 c=0,104 172844 a=1,616 c=1,196 Frastagliata

SC12 80 0,1 288575 a= c= 476450 a= c=

SC13 80 0,1 449396 a=0,255 c=0,201 650798 a= c=

SC14 80 -1 a= c= 91199 a= c=

SC15 80 -1 500 a=0,257 c=0,05 87973 a=2 c=1,382 SC16 80 0,1 173345 a=0,234 c=0,064 549095 a= c=

SC17 80 -1 500 a=0,238 c=0,085 82997 a=2 c=2,337 SC18 80 0,1 119237 a=0,646 c=0,228 283064 a= c=

SC19 80 -1 500 a= c= 61350 a=2 c=1,478

SC20 80 0,1 80159 a=0,631 c=0,251 184698 a= c=

SC21 80 -1 500 a=0,5 c=0,159 86908 a= c=

SC22 80 -1 5510 a=0,286 c=0,107 56111 a=2 c=1,362

SC1 micro 80 0,1 a= c= a= c=

Prova continuata dopo 7 giorni come SC4 micro

SC2 micro 100 0,1 a= c= a= c=

SC3 micro 100 0,1 a= c= a= c=

SC4 micro 100 0,1 15560 a= c= 156836 a= c=

SC5 micro 100 0,1 91660 a= c= 292924 a= c=

SC6 micro 100 0,1 92774 a= c= 268126 a= c=

SC7 micro 100 0,1 301288 a= c= 449280 a= c=

Tabella 5.1: Riassunto della campagna di prove

(4)

lunghezza della fessura “ a ”,

¾ l’equazione che descrive il rapporto tra profondità e lunghezza della fessura proposta di Newmann [5],

2 2

0,9 0, 25 0,9 0, 25

c a L

a t B

⎛ ⎞ ⎛ ⎞

= − ⎜ ⎟ = − ⎜ ⎟

⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ,

approssima bene la relazione tra “ a ” e “ c ” solo per fessure nucleatesi spontaneamente,

¾ le fessure studiate si sono propagate da un innesco,

è stato deciso di utilizzare una legge lineare tra i valori “ a ” e “ c ” iniziali e finali quando questi erano misurabili e di considerare un rapporto c

a medio, ricavato da dati statistici, nei casi in cui non è stato possibile misurare le dimensioni della fessura.

L’andamento del rapporto a

c , visualizzato in Figura 5.1, mostra come le fessure, pur avendo inizialmente rapporti lunghezza/profondità con una alta dispersione dei dati, si evolvano portandosi a dimensioni con una deviazione standard minore del rapporto a

c . Il valore medio del rapporto finale a 1, 26

c = è

confermato anche da altri lavori in proposito [5] che lo valutano in 1,4 quando

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Capitolo 5 Esecuzione delle prove a fatica

0 1 2 3 4 5 6

Iniziale Finale

rapporto a/c

SC1 SC2 SC3 SC4 SC7 SC10 SC11 SC13 SC15 SC16 SC17 SC18 SC19 SC20 SC21 SC22 Media

Figura 5.1: Andamento del rapporto a/c

Le curve di crescita delle varie fessure sono mostrate nei grafici seguenti.

(6)

0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

90000 100000 110000 120000 130000 140000

cicli

c [mm]

1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03

dc/dn [mm/ciclo]

(7)

Capitolo 5 Esecuzione delle prove a fatica

0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000

cicli

c [mm]

1,E-07 1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03

1 10 100

ΔK [MPa(m) ^0.5 ]

dc/dn [mm/ciclo]

(8)

0,1 0,3 0,5 0,7

150000 160000 170000 180000 190000 200000 210000 220000 230000 240000

cicli

c [mm]

1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03

dc/dn [mm/ciclo]

(9)

Capitolo 5 Esecuzione delle prove a fatica

0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3

180000 200000 220000 240000 260000 280000 300000 320000 340000 360000

cicli

c [mm]

1,E-07 1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03

1 10 100

ΔK [MPa(m) ^0.5 ]

dc/dn [mm/ciclo]

(10)

0,1 0,3 0,5 0,7

55000 65000 75000 85000 95000 105000 115000 125000 135000 145000

cicli

c [mm]

1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03

dc/dn [mm/ciclo]

(11)

Capitolo 5 Esecuzione delle prove a fatica

0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3

820000 840000 860000 880000 900000 920000 940000 960000 980000 cicli

c [mm]

1,E-07 1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03

1 10

Δ K [MPa(m) ^0.5 ]

dc/dn [mm/ciclo]

(12)

0,1 0,3 0,5 0,7 0,9

70000 90000 110000 130000 150000 170000 190000

cicli

c [mm]

1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03

dc/dn [mm/ciclo]

(13)

Capitolo 5 Esecuzione delle prove a fatica

0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5

280000 330000 380000 430000 480000

cicli

c [mm]

1,E-07 1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03

1 10

Δ K [MPa(m) ^0.5 ]

dc/dn [mm/ciclo]

(14)

0,1 0,3 0,5 0,7

440000 490000 540000 590000 640000

cicli

c [mm]

1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03

dc/dn [mm/ciclo]

(15)

Capitolo 5 Esecuzione delle prove a fatica

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 cicli

c [mm]

1,E-07 1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03

1 10 100

Δ K [MPa(m) ^0.5 ]

dc/dn [mm/ciclo]

(16)

0,1 0,3 0,5 0,7

170000 220000 270000 320000 370000 420000 470000 cicli

c [mm]

1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03

dc/dn [mm/ciclo]

(17)

Capitolo 5 Esecuzione delle prove a fatica

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 cicli

c [mm]

1,E-07 1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03

1 10 100

Δ K [MPa(m) ^0.5 ]

dc/dn [mm/ciclo]

(18)

0,1 0,3 0,5 0,7 0,9

100000 150000 200000 250000

cicli

c [mm]

1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03

dc/dn [mm/ciclo]

(19)

Capitolo 5 Esecuzione delle prove a fatica

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

cicli

c [mm]

1,E-07 1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03

1 10 100

Δ K [MPa(m) ^0.5 ]

dc/dn [mm/ciclo]

(20)

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

80000 90000 100000 110000 120000 130000 140000

cicli

c [mm]

1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03

dc/dn [mm/ciclo]

(21)

Capitolo 5 Esecuzione delle prove a fatica

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

cicli

c [mm]

1,E-07 1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03

1 10 100

Δ K [MPa(m) ^0.5 ]

dc/dn [mm/ciclo]

(22)

0,0 0,2 0,4 0,6

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

cicli

c [mm]

1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03

dc/dn [mm/ciclo]

(23)

Capitolo 5 Esecuzione delle prove a fatica

0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5

10000 30000 50000 70000 90000 110000 130000 150000 cicli

c [mm]

1,E-07 1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03

1 10 100

Δ K [MPa(m) ^0.5 ]

dc/dn [mm/ciclo]

(24)

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

90000 140000 190000 240000 290000

cicli

c [mm]

1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03

dc/dn [mm/ciclo]

(25)

Capitolo 5 Esecuzione delle prove a fatica

0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5

90000 110000 130000 150000 170000 190000 210000 230000 250000 270000 cicli

c [mm]

1,E-07 1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03

1 10 100

Δ K [MPa(m) ^0.5 ]

dc/dn [mm/ciclo]

(26)

0,1 0,3 0,5 0,7

300000 320000 340000 360000 380000 400000 420000 440000

cicli

c [ m m ]

1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03

dc/dn [mm/ciclo]

(27)

Capitolo 5 Esecuzione delle prove a fatica

1,E-08 1,E-07 1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03

1 10 100

Δ K [MPa(m) ^0.5 ] dc/dn [mm/ciclo]

.

SC1

SC2

SC4

SC5

SC7

SC11

SC4-Micro

SC5-Micro

SC6-Micro

SC7-Micro

Best fit