MECCANICA DELLA ROTTURA Flashcards
Come mai in alcuni casi il pezzo, pur essendo in campo elastico in fase di progetto, si rompe lo stesso?
Perché nella prova di trazione non sono considerati alcuni parametri che durante l’esercizio sono presenti, ovvero la temperatura e la presenza di cricche
Un materiale duttile è sicuro che si rompa duttilmente?
No, la rottura può avvenire pure in modo fragile e questo proprio a causa della concentrazione degli sforzi all’apice della cricca.
Come possono essere le rotture? Come vengono chiamate?
Quale è il caso più pericoloso?
Le rotture possono avvenire in modo fragile e duttile,. Quelle duttili vengono anche chiamate stabili, per il fatto che se tolgo il carico la cricca non si propaga, ma si ferma e non va avanti finché non applico ulteriore carico. Quelle fragili sono dette invece instabili perché avvengono in modo repentino.
Il caso più pericoloso è quello della rottura fragile.
Cos’è la tenacità?
La tenacità è la capacità del materiale di assorbire energia prima della rottura. L’energia è elastica, plastica e di rottura (formazione di nuove superfici)
In alcuni casi pratici come si fa ad aumentare la tenacità di un materiale?
Un esempio classico è quella delle vetture che per ragioni ovvie di sicurezza devono far si che abbiano una resistenza agli urti alta. Quello che vogliamo è che la cella del pilota assorba meno energia possibile e per far ciò allora andiamo a togliere energia ad altri componenti, ovvero la struttura esterna è altamente duttile e le rivestiture si frantumano.
Ad esempio quale grande problema hanno le saldature?
Hanno il problema di presentare frequenti cricche su cordone di saldatura.
La prova di trazione è sufficiente a garantire la preservazione alla rottura?
no
Come mai le cricche sono così pericolose per un materiale?
Sono pericolose perché sono dei difetti ad apice, questa geometria comporta una concentrazione degli sforzi al suo apice andando dunque a facilitarne la propagazione.
Come influenza l’orientamento delle cricche rispetto alla direzione dello sforzo?
L’orientamento è fondamentale in quanto se lo sforzo è parallelo alla sezione resistente allora la cricca sarà sottoposta al massimo nella trazione. Una trazione in direzione opposta comporta una chiusura. Valori opposti valgono per la compressione.
Di cosa si occupa la meccanica della rottura?
Si occupa dello studio localizzato della stabilità e instabilità di una cricca. Ovvero cerca di dare delle tolleranze dimensionali delle cricche per capirne la stabilità e instabilità.
Quale caso studiamo nella meccanica della rottura?
Ci sono la meccanica della frattura lineare elastica, quella elastoplastica e quella plastica. Noi studiamo quella elastica ovvero la MFLE.
Che metodo utilizziamo nel campo della MFLE per stabilire la stabilità o instabilità?
utilizziamo il metodo di Irwin che prevede l’introduzione di un coefficiente dell’intensità degli sforzi che va a identificare la quantità di sforzo che è presente nei d’intorni dell’apice della cricca. Se il coefficiente è al di sotto di una soglia critica allora sarà stabile.
Come si calcola lo sforzo al variare della distanza dall’apice della cricca? Se considero il caso peggiore come diventa il tutto? Cosa significa il risultato ottenuto finale? Quando i materiali pregiati hanno scarsi effetti?
Si individua un grafico che per distanza vicine all’apice lo sforzo tende all’infinito, ovvero un caso abbastanza limite, che vorrebbe dire che la cricca sarebbe sempre instabile. Considerando il fatto che il caso peggiore di apertura è quella per trazione, allora possiamo trovare il RAGGIO PLASTICO, ovvero il valore che mi dice su quanto volume lo sforzo va a distribuirsi attorno all’apice della cricca. I materiali pregiati per alti carici vanno ad avere un raggio plastico abbastanza basso.
Come si calcola il fattore d’intensità degli sforzi?
KI= betasigma(pi*a)^0.5
Com’è la curva KIC e spessore? Per spessori piccoli che accortezza devo cogliere?
La curva che identifica il KIC in base allo spessore è divisa in due zone: La prima zona è quella al di sotto di un certo valore di spessore che ha un andamento inversamente proporzionale al KIC. La seconda zona è quella in cui oltre un certo spessore si ha deformazione piana e questo rispecchia un andamento costante.
Il fatto che k primo aumenta è anche dovuto al fatto che più lo spessore aumenta e più le condizioni di deformazione piana di verificano
Il fattore d’intensità degli sforzi critico è calcolabile sperimentalmente? Per considerarlo non dipendente dalla geometria che caso si deve verificare? Come mai si cerca di renderlo indipendente dalla geometria?
Si è calcolabile con le prove di tenacità a frattura. Lo si considera indipendente dalla geometria del provino quando si verifica la deformazione piana e questo può succedere per certi valori di spessore. Si cerca di renderlo indipendente dalla geometria per il fatto di riuscire ad unificare il tutto basandosi solo sul tipo di materiale
Cosa sono lo sforzo e deformazione piana? Come mai tale deformazione è così importante nel campo della MFLE?
Lo sforzo piano si verifica quando lo sforzo lungo tale direzione non c’è, però vi è lo stesso una deformazione in quella direzione. Questo può verificarsi nelle lastre sottili solitamente. La deformazione piana è quando lo sforzo è presente, ma non vi è deformazione e questo succede per lastre di spessore abbastanza alti.
In cosa consiste la prova di tenacità a rottura? Quale risultato ottengo e attraverso cosa?
La prova di tenacità consiste nel rompere un provino (TPB o CT) che presenta un intaglio per simulare la presenza di una cricca. Il risultato che si deve ottenere è un KQ che dovrà essere verificato per essere il vero KIC.
Che dato fondamentale ci serve per la prova di tenacità a rottura? Come lo si calcola? In che grafico si inserisce?
Ci serve la lunghezza della cricca e per essere misurata, la macchina sfrutta i segali dettati da un COD, ovvero un estensimetro in grado di misurare l’apertura della cricca, facendone il rapporto con lo sforzo applicato, si può ricavare la lunghezza della cricca. Si inserisce nel grafico carico-lunghezza cricca.
Che formula applico per il calcolo del fattore degli sforzi critico? Quale dato ottengo dalla prova e come lo si calcola?
Dalla prova devo ricavare il QP che lo si ottiene interpolando la curva con una retta di pendenza moltiplicata di 0.95. Conoscendo W,B,A,QP, posso calcolare il KQ
Come viene verificato il KIC alla fine della prova?
viene verificato con una disuguaglianza del rapporto (KQ/sigma y)^2
Come si utilizza il KIC in fase di progetto e di verifica?
In fase di progetto il KIC viene utilizzato per stimare delle tolleranze di dimensione riguardanti le cricche. Durante l’esercizio, si faranno delle verifiche con l’uso di controlli non distruttivi che hanno lo scopo di individuare i difetti e dunque verificarne la stabilità comprandola con i dati ricavati dal KIC
Quali sono i limiti della MFLE? Esiste un metodo per risolverli? Quale è ora lo svantaggio?
I limiti sono quelli della temperatura e della deformazione piana. Si, il metodo è utilizzare la prova di resilienza, che ha però lo svantaggio di fornire dei dati che non sono di progetto, ma sono solo dei dati energetici.
Cos’è la resilienza? è un dato di progetto? Cosa cambia dalla tenacità?
La resilienza è la capacità di assorbire energia a rottura in campo ELASTICO. No è solo un dato energetico.
