poco sollecitati rispetto ai limiti “statici” dei materiali, al di sotto del limite elastico, ma soggetti a sforzi variabili nel tempo

(1)

1

FATICA Nel corso della storia dell’industria moderna sono avvenute rotture improvvise e inaspettate in:

organi di macchine componenti strutture di macchine

poco sollecitati rispetto ai limiti “statici” dei materiali, al di sotto del limite elastico, ma soggetti a sforzi variabili nel tempo

Esempi:

assali ferroviari

strutture, componenti e fusoliere di aerei alberi a gomiti

ingranaggi

FATICA

(2)

3

In sintesi

L’evidenza sperimentale dimostra che si verificano cedimenti per carichi variabili nel tempo con

valori nettamente inferiori non solo al carico di rottura ma anche al carico di snervamento

QUESTO FENOMENO SI CHIAMA FATICA DEI MATERIALI

e vale per : materiali metallici, polimerici, compositi

4

FATICA

Progettazione a resistenza

Progettazione a durata

(3)

5

FATICA

Rottura a fatica di puleggia Porche 928

FATICA

(4)

7

Rottura a fatica di spina per attrezzo agricolo in acciaio a basso tenore di carbonio

8

FATICA

La rottura per fatica, a differenza di quella monotòna (cosiddetta

“statica”: prova di trazione, carico crescente applicato una volta sola fino a rottura), può avvenire fondamentalmente in due modi:

per nucleazione, partendo dal vivo del materiale integro, con una cricca o fessura che inizia in una zona ad elevata sollecitazione (intagli etc) e si propaga ciclo dopo ciclo fino a interessare tutta la sezione che poi cede “di schianto” quando è indebolita;

a partire da un difetto (inclusione, etc) preesistente, e successiva propagazione, non necessariamente nella zona di massima

solelcitazione.

(5)

9

FATICA

(6)

11 c

Δσ

Localmente la cricca cresce sotto l’effetto del taglio

Macroscopicamente sotto l’effetto del carico di trazione

12

FATICA

Assale ferroviario

(7)

13

FATICA

CONDIZIONI DI COLLASSO DEL COMPONENTE:

 carichi inferiori a quelli di snervamento del materiale

 fenomeno improvviso senza segnali esterni visibili

 elevato numero di applicazioni del carico

 inizio della rottura di natura puramente locale

in genere l’inizio della rottura parte da discontinuità presenti nel

componente: forma, lavorazioni meccaniche, composizione dei

materiali

(8)

15

16

FATICA

(9)

17

FATICA

(10)

19

20

FATICA

(11)

21

FATICA

Schematizzazione del fenomeno

FATICA: curva di Wohler

(12)

23

24

FATICA: curva di Wohler

In genere si trovano in letteratura tre diversi tipi di diagramma N.B. i dati sperimentali sono gli stessi:

Lineare-lineare

Lineare –logaritmico

Logaritmico-logaritmico

(13)

25

FATICA: curva di Wohler

Strutture cubiche a corpo centrato

Strutture cubiche a facce centrate

FATICA: curva di Wohler semplificata

(14)

27

1 1

m m

f N f K

 

Equazione curva di Wohler

con K ed m costanti del materiale

1m f f

N

 K

 



  

 

m

f f

N  K  ^

ponendo

b

f

aN

f

 

^f ¹^b

N

f

a



 

  

 

28

Limite di Fatica

(15)

29

Limite di Fatica

Limite di fatica

(16)

31

) log(

6 ) 10 log(

) log(

: punto

) log(

3 ) 10 log(

) log(

: punto

6 3

aL f

f

R f

f

poco sollecitati rispetto ai limiti “statici” dei materiali, al di sotto del limite elastico, ma soggetti a sforzi variabili nel tempo

FATICA Nel corso della storia dell’industria moderna sono avvenute rotture improvvise e inaspettate in:

organi di macchine componenti strutture di macchine

poco sollecitati rispetto ai limiti “statici” dei materiali, al di sotto del limite elastico, ma soggetti a sforzi variabili nel tempo

Esempi:

assali ferroviari

strutture, componenti e fusoliere di aerei alberi a gomiti

ingranaggi

FATICA

In sintesi

L’evidenza sperimentale dimostra che si verificano cedimenti per carichi variabili nel tempo con

valori nettamente inferiori non solo al carico di rottura ma anche al carico di snervamento

QUESTO FENOMENO SI CHIAMA FATICA DEI MATERIALI

e vale per : materiali metallici, polimerici, compositi

FATICA

Progettazione a resistenza

Progettazione a durata

FATICA

Rottura a fatica di puleggia Porche 928

FATICA

Rottura a fatica di spina per attrezzo agricolo in acciaio a basso tenore di carbonio

FATICA

La rottura per fatica, a differenza di quella monotòna (cosiddetta

“statica”: prova di trazione, carico crescente applicato una volta sola fino a rottura), può avvenire fondamentalmente in due modi:

per nucleazione, partendo dal vivo del materiale integro, con una cricca o fessura che inizia in una zona ad elevata sollecitazione (intagli etc) e si propaga ciclo dopo ciclo fino a interessare tutta la sezione che poi cede “di schianto” quando è indebolita;

a partire da un difetto (inclusione, etc) preesistente, e successiva propagazione, non necessariamente nella zona di massima

solelcitazione.

FATICA

FATICA

Localmente la cricca cresce sotto l’effetto del taglio

Macroscopicamente sotto l’effetto del carico di trazione

FATICA

Assale ferroviario

FATICA

FATICA

CONDIZIONI DI COLLASSO DEL COMPONENTE:

 carichi inferiori a quelli di snervamento del materiale

 fenomeno improvviso senza segnali esterni visibili

 elevato numero di applicazioni del carico

 inizio della rottura di natura puramente locale

in genere l’inizio della rottura parte da discontinuità presenti nel

componente: forma, lavorazioni meccaniche, composizione dei

materiali

FATICA

FATICA

FATICA

FATICA

FATICA

Schematizzazione del fenomeno

FATICA: curva di Wohler

FATICA: curva di Wohler

In genere si trovano in letteratura tre diversi tipi di diagramma N.B. i dati sperimentali sono gli stessi:

Lineare-lineare

Lineare –logaritmico

Logaritmico-logaritmico

FATICA: curva di Wohler

Strutture cubiche a corpo centrato

Strutture cubiche a facce centrate

FATICA: curva di Wohler semplificata

1 1

m m

f N f K

 

Equazione curva di Wohler

con K ed m costanti del materiale

N

 K

 

  

 

m

f f

N  K  

ponendo

aN

 

N

a



 

N  K  ^