Calcolo a fatica a media non nulla

GIAMMA87

Utente poco attivo
Professione: INGEGNERE
Software: NX UG
Regione: marche
#1
Buonasera,
mi sto esercitando per l'esame di stato. Sto cercando di risolvere un esercizio sulla fatica e mi è sorto un dubbio.
Sto valutando la resistenza a fatica di una sezione di un albero in due condizioni:
1. fatica a media nulla sigma max 271 sigma minima -271
2. fatica a media non nulla sigma max 271 sigma minima 0
Dai miei conti nel primo caso l'albero non resiste alla verifica a fatica, nel secondo invece usando il diagramma di Haigh semplificato dalla linea di Soderberg il mio albero resiste. Da quello che ricordo una tensione media non nulla di trazione andava a peggiorare la situazione. Quindi credo che ci sia qualcosa di sbagliato nei miei conti o è dovuto al fatto che nel primo caso ho tensione media nulla ma anche una ampiezza maggiore della sollecitazione.
Ne approfitto per chiedere un'altra cosa, mi trovo in difficoltà nel caso dovessi verificare a fatica un albero con una linguetta soggetto a torsione e flessione. Dalla letteratura infatti non esiste un coefficiente d'intaglio a flessione e torsione ma separati quella per la torsione e quello per la flessione. Quindi non riesco a capire quale fattore d'intaglio unico mettere nella tensione ammissibile limite di Gough-Pollard. Per essere sicuro dovrei mettere quello più alto giusto?
vi ringrazio anticipatamente per le vostre risposte
 

brn

Utente Junior
Professione: disegnatore
Software: solidworks 2016
Regione: lombardia
#2
ti direi che l'ampiezza doppia pesa più di uno pretensione.
per il coefficiente di intaglio ti direi di valutare le singole tensioni con il coefficiente di intaglio e combinarle con un metodi di fatica tipo sines.
se ho detto qualche castroneria perdonatemi
 

paulpaul

Utente Standard
Professione: Macchinista
Software: Solid Edge, Autocad, Matlab
Regione: Parma
#3
o è dovuto al fatto che nel primo caso ho tensione media nulla ma anche una ampiezza maggiore della sollecitazione.
Direi di si: a parità di ampiezza della sollecitazione, una tensione media non nulla peggiora la resistenza. Del resto il piano di Haigh è abbastanza chiaro ;)

Ne approfitto per chiedere un'altra cosa, mi trovo in difficoltà nel caso dovessi verificare a fatica un albero con una linguetta soggetto a torsione e flessione. Dalla letteratura infatti non esiste un coefficiente d'intaglio a flessione e torsione ma separati quella per la torsione e quello per la flessione. Quindi non riesco a capire quale fattore d'intaglio unico mettere nella tensione ammissibile limite di Gough-Pollard. Per essere sicuro dovrei mettere quello più alto giusto?
vi ringrazio anticipatamente per le vostre risposte
Io applicherei il coefficiente di intaglio per la torsione alla sola tau di torsione: applicherei quello statico se questa è costante, mentre se presenta componente media e alterna, lo applicherei alla tau media, e applicherei quello a fatica (corretto con la sensibilità all'effetto intaglio) alla tau alterna. Stessa cosa la farei con le sigma di flessione, applicando il coefficiente di intaglio per la flessione. Dopodiché, mi tirerei fuori una sigma equivalente media e una alterna, con un criterio di sicurezza.
Questo è l'approccio semplice tradizionale che credo basti nel tuo caso, ma è a rigori non corretto perché non tiene conto del fatto che le tensioni su direzioni diverse in genere non sono sincrone, ed i criteri di resistenza tradizionali (es. Von Mises) non sono sempre garanzia di successo. Questo è particolarmente vero se la sollecitazione è appunto multiassiale, come in prossimità degli intagli, dei filetti, ecc.

PS
Alcuni non applicano nessun coefficiente di intaglio alla tensione media, ma io l'ho sempre fatto: va a vantaggio della sicurezza, e - considerando che nel caso statico viene applicato - non vedo perché non debba essere applicato alla media. Disponibile a discuterne, considerando che qui ci sono fior fiori di strutturisti!
 

meccanicamg

Utente Senior
Professione: Technical manager - Mechanical engineer 🔩📐
Software: SolidWorks, FreeCAD, Nanocad, Me10, Excel
Regione: Lombardia
#4
Lo schema di calcolo per le sollecitazioni a fatica è schematizzato dalla seguente immagine:
IMG_20190420_234737.jpg
I valori di R e di sollecitazione media sono qui sotto rappresentati:
IMG_20190420_235117.jpg
Nei metodi sopra citati (anche per Whoeler), si ha sempre l'uso completo dei coefficienti di intaglio Kt e Kf perché altrimenti si studierebbe l'andamento delle sollecitazioni a fatica del pezzo non intagliato che di per sé è molto più resistente del pezzo intagliato e non avrebbe senso la verifica a fatica.
 

antonio_sc

Utente Junior
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Regione: Campania
#5
Questo è l'approccio semplice tradizionale che credo basti nel tuo caso, ma è a rigori non corretto perché non tiene conto del fatto che le tensioni su direzioni diverse in genere non sono sincrone, ed i criteri di resistenza tradizionali (es. Von Mises) non sono sempre garanzia di successo. Questo è particolarmente vero se la sollecitazione è appunto multiassiale, come in prossimità degli intagli, dei filetti, ecc.
Nel caso in cui le sollecitazioni non risultino in fase esistono dei criteri,fondati su sperimentazioni, tra i quali quello di Grubisic e Simburger (in tal caso si calcola una tensione equivalente chiamata "SEQA"):

1555802464040.png
Quelle evidenziate sono le ampiezze delle componenti della sollecitazione mentre δ è l'angolo di fase tra le stesse (se non ricordo male). Ora, il documento in cui è evidenziato il metodo espresso non ce l'ho a disposizione. Però ricordo che lo sfasamento ,ai fini della durata a fatica, risulta agevolante (la stima della vita risulta essere sempre conservativa). Su internet trovi una serie di riferimenti...