Post on 12-Aug-2020
Cauchy (XIX secolo)Introduce il concetto di deformazione relativa (ε = ∆l/lo)
e la mette in relazione con lo sforzo applicato (σ= F/Ao):
σ = E ⋅ ε LEGGE DI HOOKE
lo
Δl
F
Ao
Young (XIX secolo)Il valore di E dipende dal materiale
0,001 - 0,01Gomma0,1 - 5Materie plastiche25 - 40Calcestruzzo
195 - 215AcciaioE (GPa)materiale
CARATTERIZZAZIONE MECCANICACARATTERIZZAZIONE MECCANICA
cubes 10x10x10 cmcubes 10x10x10 cm
CARATTERIZZAZIONE MECCANICA: COMPRESSIONECARATTERIZZAZIONE MECCANICA: COMPRESSIONE
RRcmcm = P/A= P/A
CARATTERIZZAZIONE MECCANICA: COMPRESSIONECARATTERIZZAZIONE MECCANICA: COMPRESSIONE
CARATTERIZZAZIONE MECCANICA: FLESSIONE CARATTERIZZAZIONE MECCANICA: FLESSIONE e COMPRESSIONE SU MALTEe COMPRESSIONE SU MALTE
F
a2aF
cub =σ
Su provini cubici:
Su provini cilindrici:
h = 2d
Fd
42d
Fcil
⋅=
πσ
cubcil σσ ⋅= 8,0Per i calcestruzzi:
CARATTERIZZAZIONE MECCANICA: COMPRESSIONECARATTERIZZAZIONE MECCANICA: COMPRESSIONE
PROVA DI TRAZIONE: i metalli
100⋅Δ
=ollε
OAF
=σ
INTERPRETAZIONE DEL DIAGRAMMA DA PROVA DI TRAZIONEINTERPRETAZIONE DEL DIAGRAMMA DA PROVA DI TRAZIONE
DEFORMAZIONI ELASTICHEDEFORMAZIONI ELASTICHE
DEFORMAZIONI PLASTICHEDEFORMAZIONI PLASTICHE
STRIZIONE STRIZIONE (NECK)(NECK)
PROPAGAZIONE DI CRICCHE SCORRIMENTO PLASTICO
TENACITÀ
PROVA DI TRAZIONE: i polimeriPolimero termoindurente (resina)
Polimeri termoplastici
(gomma)
σσtt = 2P/= 2P/ππDlDl
CARATTERIZZAZIONE MECCANICA: TRAZIONE CARATTERIZZAZIONE MECCANICA: TRAZIONE INDIRETTAINDIRETTA
CARATTERIZZAZIONE MECCANICA: MODULO CARATTERIZZAZIONE MECCANICA: MODULO ELASTICOELASTICO
CARATTERIZZAZIONE MECCANICA: MODULO CARATTERIZZAZIONE MECCANICA: MODULO ELASTICOELASTICO
Modulo Elastico Dinamico (Ed)
V = velocità di attraversamento dell’impulso ultrasonico [km/s] ρ = massa volumica g/cm3
k = 1.11
lo
][2
GPakVEd =⋅⎟⎠⎞
⎜⎝⎛= ρ
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡==
skm
smm
tlV o
μ
t
CARATTERIZZAZIONE MECCANICA: MODULO CARATTERIZZAZIONE MECCANICA: MODULO ELASTICOELASTICO
PROVA DI TRAZIONE INDIRETTA
DLP
t ⋅⋅⋅
=π
σ 2
L = lunghezza del cilindro
2max 23
hblF
⋅⋅⋅⋅
=σ
CARATTERIZZAZIONE MECCANICA: FLESSIONECARATTERIZZAZIONE MECCANICA: FLESSIONE
RESILIENZA (RESILIENZA (UNI EN 10045UNI EN 10045))
la capacitcapacitàà didi assorbireassorbire energiaenergia prima prima delladella rotturarottura. Si quantificamisurando l’energia di deformazione totale alla rotturarappresentata da tutta l’areaarea sottesasottesa dalladalla curvacurva σσ--εε .
materialimateriali duttiliduttili assorbono molta energia
materialimateriali fragilifragili assorbono poca energia
U1
Diapositiva 18
U1 La resistenza all’impatto di un materiale, caratteristica meccanica indicata anche con il termine di resilienza, può essere misurata con uno strumento a pendolo (si veda la figura) e corrisponde all’energia necessaria per rompere un provino di forma definita per mezzo di una “mazza”a pendolo. L’energia dissipata nell’urto è pari alla differenza tra l’energia potenziale e quella residua del pendolo dopo l’urto e viene misurata in joule.Utente, 2/7/2006
PROVA DI RESILIENZA
FATICAFATICA
STRESS CICLICISTRESS CICLICI
σm= (σmax+ σmin)/2
CICLI DI STRESS RIPETITIVICICLI DI STRESS RIPETITIVI
periodico e simmetrico nell’intorno di valori nulli di
tensione
periodico e simmetrico nell’intorno di valori nulli di
tensione
quando si ripete un movimento, l’oggetto che compie lavoro si indebolisce. Per esempio durante la corsa le gambe ed i muscoli sono sottoposti a fatica, che li indebolisce nel tempo, diminuiscono le prestazioni in uscita
un materiale sottoposto a cicli di stresscicli di stress, su un lungo intervallo di tempo, presenta prestazioni meccaniche inferiori, rispetto al materiale non sollecitato (possono insorgere microcrack interni o superficiali che possono possono insorgere microcrack interni o superficiali che possono condurre alla rottura del materialecondurre alla rottura del materiale)
ROTTURA A FATICAROTTURA A FATICA
applicazioni di stress al materiale che possono provocare la rottura a fatica: assiale, torsionale e flessorio
PROVA DI FATICA
STRESS CICLICI (STRESS CICLICI (continuacontinua))
PARAMETRI CHE CARATTERIZZANO CICLI DI STRESS RIPETITIVIPARAMETRI CHE CARATTERIZZANO CICLI DI STRESS RIPETITIVI
fluttuazioni di tensione variabili
2minmax σσσ +
=mTensione media
minmax σσσ −=rRange tensione
22minmax σσσσ −
== raAmpiezza tensione
max
min
σσ
=RRapporto tensione
applicando sollecitazioni ciclichesollecitazioni cicliche, la rottura può avvenire per condizioni di rottura può avvenire per condizioni di carico inferiori al valore di carico inferiori al valore di tensiletensile//yieldyield strenghtstrenght determinato per un carico determinato per un carico staticostatico
lala rottura a fatica rottura a fatica èè di tipo di tipo brittlebrittle--likelike anche in materiali che normalmente hanno un comportamento di tipo duttile, quindi è improvvisa e catastroficaimprovvisa e catastrofica
la rottura a faticala rottura a fatica avviene seguendo tre fasi distinte:1. Crack initiation nella zona di concentrazione dello stress2. Propagazione incrementale del crack3. Rottura del campione
ROTTURA A FATICA (ROTTURA A FATICA (continuacontinua))
CURVA SCURVA S--N (N (continuacontinua))
fatiguefatigue limitlimit: massima tensione applicabile, sotto la quale il materiale non cederà mai, indipendentemente dai cicli a cui viene sottoposto.Si comportano in questo modo il ferroferro e alcune leghe al titanioleghe al titanio
CURVA SCURVA S--N N (tensione vs. numero di cicli a rottura)(tensione vs. numero di cicli a rottura)
apparecchiatura per determinare la rottura del campione a fatica mediante rotatingrotating--bendingbending testtest
low low cyclecycle fatiguefatigue: carico elevato, deformazioni plastiche ed elastiche
high high cyclecycle fatiguefatigue: carico moderato, deformazione elastica (N>105)
CURVA SCURVA S--N (N (continuacontinua))
nella maggiorpartemaggiorparte delle leghedelle leghe, S diminuisce proprozionalmente all’aumento di N. Le proprietà a fatica sono descritte da:
fatiguefatigue strengthstrength: tensione a cui si presenta la frattura dopo un dato numero di ciclifatiguefatigue lifelife: numero di cicli che conducono a rottura per un dato valore di tensione
CRACK: FASE INIZIALE E PROPAGAZIONECRACK: FASE INIZIALE E PROPAGAZIONE
Nf = Ni + Np
Il crack si propaga perpendicolarmenteperpendicolarmente alla direzione di applicazione della tensione
Nf: numero di cicli prima della rotturaNi: numero di cicli anteriori al primo crackNp: numero di cicli prima della propagazione del crack
DUREZZA DI UN MATERIALE DUREZZA DI UN MATERIALE
Indica la propensione di un materiale a lasciarsi consumare per lasciarsi consumare per ll’’attritoattrito (ma anche per incisione, taglio e anche corrosione)
si rileva mediante la dimensione delldimensione dell’’impronta lasciata nel materiale dal impronta lasciata nel materiale dal penetratorepenetratore
PROVA BRINELLBRINELL
PROVA VICKERSVICKERS
PROVA ROCKWELL CROCKWELL C
PROVA KNOOPKNOOP
PROVE STATICHE
ACCIAIOACCIAIOACCIAIO
ALLUMINIOALLUMINIOALLUMINIO
U2
Diapositiva 30
U2 PROVE STATICHE SI DIFFERENZIANO PER LA GEOMETRIA DEL PENETRATORE UTILIZZATO E DEL CARICO APPLICATO. ALTRE TIPOLOGIE DI PROVE SONO PROVE DI RIMBALZO (PROVE SCLEROMETRICHE), PROVE DI RIGATURA (SCRATCH TEST – APPARTIENE A QUESTA SCALA LA CLASSIFICAZIONE DEI MATERIALI SECONDO LA SCALA MOHS IL MATERIALE PIU’ DURO INCIDE IL PIU’ TENERO). PROVE DI SMORZAMENTO (SI MISURA LA DIMINUZIONE DELL’OSCILLAZIONE DI UN PENDOLO CHE STRISCIA SULLA SUPERFICIE DEL MATERIALE) PROVE DI TAGLIO (FORZA NECESSARIA PER TAGLIARE UN TRUCIOLO), DI ABRASIONE (SUPERFICIE DEL PEZZO DA PROVARE STRISCIA CONTRO UN DISCO ROTANTE) E DI EROSIONE (SI PROIETTA UN ABRASIVO SULLA SUPERFICIE E SI VALUTA LA VARIAZIONE DELLA MASSA DEL PROVINO)Utente, 2/7/2006
PROVA DI DUREZZA
durezza
resistenzafragilità
durezza
resistenzaduttilità
PROVE DI DUREZZA DI UN MATERIALE PROVE DI DUREZZA DI UN MATERIALE
La provaprova didi durezzadurezza BrinellBrinell è definita dalla norma UNI EN 10003-1. Si esegueapplicando un carico su un provino e misurando la superficie dell’improntarilasciata sullo stesso. Il penetratore è costituito da una sfera di acciaio didiametro 1, 2, 2.5, 5 o 10 mm.
La provaprova didi durezzadurezza VickersVickers è definita dalla norma UNI EN 6507. Si esegueapplicando un carico su un provino e misurando le diagonali dell’improntarilasciata sullo stesso da un penetratore di diamante a forma piramidale.
Per eseguire la provaprova didi durezzadurezza Rockwell CRockwell C si utilizza un penetratorecostituito da un cono di diamante con angolo di apertura di 120°. Si applica un carico iniziale di 98.07N ed un carico addizionale di 1373 N. Viene letta la profondità dell’impronta su uno strumento analogico
La provaprova didi durezzadurezza KnoopKnoop ha un principio di funzionamento identico alla prova Vickers eccetto per il fatto che qui viene usata una piramide di diamante a base rombica con un rapporto tra le diagonali 7 a 1.
RIASSUMENDORIASSUMENDO
SCALA DI DUREZZA MOHS E CONFRONTI CON ALTRE SCALE SCALA DI DUREZZA MOHS E CONFRONTI CON ALTRE SCALE
confronto tra le scale di durezza
“1Talco
Materiali teneri rigabili con l’unghia2Gesso
“3Calcite
“4Fluorite
“5Apatite
Materiali semiduri rigabili con una punta d’acciaio6Ortoclasio
“7Quarzo
“8Topazio
“9Corindone
Materiali duri non rigabili con una punta d’acciaio10Diamante
CaratteristicheN°Minerale