Criteri di Resistenza a...

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Criteri di Resistenza a Fatica

Wednesday, December 5, 12

DIAGRAMMA SFORZI – NUMERO DI CICLI (Wholer)

Wednesday, December 5, 12

Flesso-torsione alternata simmetrica Relazione di Gough-Pollard

σ a

σF N( )

⎝ ⎜

⎠ ⎟

2

+τ a

τF N( )

⎝ ⎜

⎠ ⎟

2

=1Condizioni:sforzi alternati simmetricisforzi in fase

σF N( )

Wednesday, December 5, 12

Wednesday, December 5, 12

Influenza del valor medio nelle rotture per fatica

Wednesday, December 5, 12

Wednesday, December 5, 12

Wednesday, December 5, 12

Wednesday, December 5, 12

Wednesday, December 5, 12

Wednesday, December 5, 12

Wednesday, December 5, 12

Wednesday, December 5, 12

Il diagramma di Goodman Smith

Wednesday, December 5, 12

Il diagramma di Goodman Smith

Wednesday, December 5, 12

Il diagramma di Goodman Smith

Wednesday, December 5, 12

Il diagramma di Goodman Smith

Wednesday, December 5, 12

Il diagramma di Goodman Smith

Wednesday, December 5, 12

Il diagramma di Goodman Smith

Wednesday, December 5, 12

Il diagramma di Goodman Smith

Wednesday, December 5, 12

Il diagramma di Goodman Smith

Wednesday, December 5, 12

I diagrammi Master (di Weyrauch e Kommerell)

Wednesday, December 5, 12

I diagrammi Master (di Weyrauch e Kommerell)

Wednesday, December 5, 12

I diagrammi Master (di Weyrauch e Kommerell)

Wednesday, December 5, 12

I diagrammi Master (di Weyrauch e Kommerell)

Wednesday, December 5, 12

Il piano di Goodman – Diagramma di High

Wednesday, December 5, 12

Il piano di Soderberg

Wednesday, December 5, 12

Diagrammi di High

Su

SF

Sy

SySy

Trazione/compressione - Materiali duttili

Wednesday, December 5, 12

Diagrammi di High

Suc

SF

Trazione/compressione – Materiali fragili

Sut

Wednesday, December 5, 12

Diagrammi di High

Sus

SF

Flessione/Torsione – Tutti i Materiali

SutSut

Sus

Wednesday, December 5, 12

Diagrammi di High

Su

SF

Sy

SySy

Trazione/compressione - Materiali duttili

σa

σm

σ a

SF+σm

Su=1ηF

ηF =OAOA'

O

A

A’

Wednesday, December 5, 12

σ a

σF N( )

⎝ ⎜

⎠ ⎟

2

+τ a

τF N( )

⎝ ⎜

⎠ ⎟

2

=1

Flesso torsioneFormulazione di Gough-Pollard

σ a

σF N( )

⎝ ⎜

⎠ ⎟

2

+τ a

τF N( )

⎝ ⎜

⎠ ⎟

2

=1ηF

Wednesday, December 5, 12

Flessione e torsione alternate non simmetriche

σ a

σF N( )+σm

Su

⎝ ⎜

⎠ ⎟

2

+τ a

τF N( )+τmSus

⎝ ⎜

⎠ ⎟

2

=1€

σ a

σF N( )+σm

Su

⎝ ⎜

⎠ ⎟

2

+τ a

τF N( )+τmSus

⎝ ⎜

⎠ ⎟

2

=1 Estensione di Gough - Pollard

Si trascura il termine medio dello scorrimento perché ne è stata dimostrata l’inefficacia nelle rotture per fatica.

σ a

σF N( )+σm

Su

⎝ ⎜

⎠ ⎟

2

+τ a

τF N( )

⎝ ⎜

⎠ ⎟

2

=1

Estensione finale da utilizzareGough - Pollard

Wednesday, December 5, 12

Flesso torsione di alberi in materiale fragile

1+α( ) ⋅ σSut

+ 1−α( )2 ⋅ σSut

⎝ ⎜

⎠ ⎟

2

+ 4 ⋅ τSus

⎝ ⎜

⎠ ⎟

2

=2ηu

Relazione Mohr - Coulombin campo statico

α =SutSuc

=resistenza a trazione

resistenza a compressione≤1

σ a + σ a2 + 4 ⋅ τ a ⋅ 1+α( )( )2 = 2 ⋅

σ f N( )ηF

Relazione di Petersonin campo di fatica

Si può comunque usare la relazione già vista di Gough - Pollard

Wednesday, December 5, 12

Effetto della temperaturaAd alte temperature, con rilevanti fenomeni di scorrimento viscoso l’approssimazionedi Goodman e Gerber sembra troppo restrittiva.Conviene usare una relazione ellittica fra sforzo alterno e medio.

σ a

σ fT N( )

⎝ ⎜ ⎜

⎠ ⎟ ⎟

2

+σm

SuT

⎝ ⎜

⎠ ⎟

2

=1

Wednesday, December 5, 12

Stati di sforzo complessi in fase (Fatica multiassiale)

σ eq,a = I1,a2 − 3 ⋅ I2,a ≤

SFaηF

I1,a =σ x,a +σ y,a +σ z,a =σ1,a +σ 2,a +σ 3,a

I2,a =σ x,aσ y,a − τ xy,a2 +σ y,aσ z,a − τ yz,a

2 +σ z,aσ x,a − τ zx,a2 =

=σ1,aσ 2,a +σ 2,aσ 3,a +σ 3,aσ1,a

Invarianti degli sforzi alterni

CRITERIO DI SINES

Wednesday, December 5, 12

σ eq,a =12(σ1,a −σ 2,a )

2 + (σ 2,a −σ 3,a )2 + (σ 3,a −σ1,a )

2€

σ eq,a = σ1,a2 +σ 2,a

2 +σ 3,a2 −σ1,aσ 2,a −σ 2,aσ 3,a −σ 3,aσ1,a

σ eq,a = σ x,a2 +σ y,a

2 +σ z,a2 −σ x,aσ y,a −σ y,aσ z,a −σ z,aσ x,a + 3τ xy,a

2 + 3τ yz,a2 + 3τ zx,a

2

Forme equivalenti di scrittura del criterio di Sines

Si noti l’uguaglianza formale col Criterio Staticodell’Energia di Distorsione (Huber-Von Mises)

Wednesday, December 5, 12

In presenza del valor medio si considera un invariante del valor medio

σ eq,m = I1,m =σ x,m +σ y,m +σ z,m =σ1,m +σ 2,m +σ 3,mInvariante degli sforzi medi

Si considerano ora i valori degli sforzi equivalenti alterni e medi e si verifica, come nelcaso monoassiale la verifica secondo il criterio di Goodman

σ eq,a

σF N( )+σ eq,m

Su=1ηF

σ eq,a

SFa

σ eq,m

Sy

Sy

Su€

ηF =OA'OA

Wednesday, December 5, 12

Stati di sforzo complessi non in fase (Fatica multiassiale)

Si lavora considerando le variazioni in funzione del tempo.Si calcolano quindi gli invarianti:

I1 t( ) =σ x t( ) +σ y t( ) +σ z t( ) =σ1 t( ) +σ 2 t( ) +σ 3 t( )

I2 t( ) =σ x t( ) ⋅σ y t( ) − τ xy2 t( ) +σ y t( ) ⋅σ z t( ) − τ yz2 t( ) +σ z t( ) ⋅σ x t( ) − τ zx2 t( ) =

=σ1 t( ) ⋅σ 2 t( ) +σ 2 t( ) ⋅σ 3 t( ) +σ 3 t( ) ⋅σ1 t( )

Si calcola ora il valore massimo e minimo dello sforzo equivalente in un ciclo temporale

σ eq t( ) = I12 t( ) − 3 ⋅ I2 t( )

Wednesday, December 5, 12

σ eq,a =σ eq,Max −σ eq,Min

2Per il valore alterno

σ eq,m = I1,m =σ x,m +σ y,m +σ z,m =σ1,m +σ 2,m +σ 3,mPer il valor medio laFormulazione già usata

σ eq,a

σF N( )+σ eq,m

Su=1ηF

σ eq,a

SFa

σ eq,m

Sy

Sy

Su€

ηF =OA'OA

La verifica si fa al solito considerando gli sforzi equivalenti come monoassiali

Wednesday, December 5, 12

Wednesday, December 5, 12

Wednesday, December 5, 12

Wednesday, December 5, 12

Wednesday, December 5, 12

Wednesday, December 5, 12

Il danneggiamento cumulativo

Wednesday, December 5, 12

Wednesday, December 5, 12