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Questions and Answers
Cosa si intende per limite di fatica di un materiale?
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Quale delle seguenti affermazioni è corretta riguardo alla soglia di vita infinita?
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Qual è uno dei principali requisiti normativi per le provette di fatica?
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Cosa distingue la fatica a flessione rotante dalla fatica assiale pulsante?
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Quale metodo è considerato più lungo e costoso per determinare il limite di fatica di un materiale?
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Quali sforzi sono considerati semplici in contesti di fatica?
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Qual è il principale scopo delle prove di fatica?
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Qual è un fattore chiave che influisce sul risultato delle prove di fatica?
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Qual è il significato di limite di fatica a vita infinita?
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Quali informazioni offre la curva di Wöhler?
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Quale fattore può influenzare il limite di fatica di un materiale?
Quale fattore può influenzare il limite di fatica di un materiale?
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Qual è la relazione tra sollecitazioni e numero di cicli in una prova di fatica?
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Cosa implica un sovraccarico secondo l'analisi di fatica?
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Per quali materiali si considera che il limite di fatica venga raggiunto a 5x10^6 cicli?
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Quale affermazione è vera riguardo alle leghe di alluminio in termini di rottura a fatica?
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Quale delle seguenti condizioni di carico è cruciale per ottenere risultati significativi nelle prove di fatica?
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Qual è la definizione di limite di fatica?
Qual è la definizione di limite di fatica?
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Cosa rappresenta l'ampiezza dello sforzo $ au_a$ nella curva di Wöhler?
Cosa rappresenta l'ampiezza dello sforzo $ au_a$ nella curva di Wöhler?
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Quali fattori possono influenzare negativamente la vita a fatica di un materiale?
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Quale intervento contribuisce a migliorare la resistenza a fatica di un pezzo?
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In che modo le inclusioni non metalliche influiscono sulla fatica del materiale?
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Qual è uno degli obiettivi dei test di fatica su provette?
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Cosa si intende per resistenza a fatica di un materiale?
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Quale condizione contribuisce ad aumentare il limite di fatica di un materiale?
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Quali sono i tre stadi della rottura per fatica?
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Cosa determina il cedimento di un pezzo per fatica sotto carico ciclico?
Cosa determina il cedimento di un pezzo per fatica sotto carico ciclico?
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Perché è necessario il dimensionamento a fatica per i componenti sollecitati ciclicamente?
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Qual è la percentuale di rotture dovute alla fatica rispetto al totale?
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Qual è la fase di innesco nella rottura da fatica e che fenomeni coinvolge?
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Qual è la caratteristica fondamentale delle rotture per fatica?
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Che tipo di prove si utilizzano per problemi di fragilità in materiali?
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Cosa può causare la rottura di componenti come ganci o funi anche se sottoposti a forze inferiori a quelle di snervamento?
Cosa può causare la rottura di componenti come ganci o funi anche se sottoposti a forze inferiori a quelle di snervamento?
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Quali elementi meccanici sono frequentemente soggetti a fatica?
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Cosa successe al Boeing B737-200 della Aloha Airlines nel 1988?
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Quali sono i principali meccanismi di cedimento nei componenti meccanici?
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Cosa si osserva in termini di carico per il danneggiamento per fatica?
Cosa si osserva in termini di carico per il danneggiamento per fatica?
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Che fenomeno subisce una superficie di frattura per fatica?
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In che modo le microsporgenze superficiali sono correlate alla fatica?
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Cosa accade a materiali che sono progettati solo per condizioni statiche?
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Quali sono le implicazioni di un dimensionamento non adeguato per i componenti sottoposti a fatica?
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Dove si verifica l'innesco di una cricca per fatica?
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Qual è la direzione iniziale di propagazione di una cricca rispetto alla sollecitazione?
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Cosa indica la presenza di micro-striature su una superficie di frattura?
Cosa indica la presenza di micro-striature su una superficie di frattura?
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Qual è la caratteristica del cedimento finale in una rottura per fatica?
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Quale strategia può essere adottata per migliorare il comportamento a fatica di un materiale?
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Che ruolo hanno le micro-striature nella zona di propagazione a fatica?
Che ruolo hanno le micro-striature nella zona di propagazione a fatica?
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Qual è il tempo di cedimento finale rispetto al tempo di innesco e propagazione di una rottura per fatica?
Qual è il tempo di cedimento finale rispetto al tempo di innesco e propagazione di una rottura per fatica?
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Quali controlli possono essere effettuati per monitorare il danneggiamento a fatica durante l'esercizio?
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Cosa indicano le linee di spiaggia sulla superficie di frattura per fatica?
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Qual è la formula per calcolare lo sforzo medio in un ciclo di carico?
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Cosa rappresenta il rapporto di carico R in un ciclo di fatica?
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In che modo le sollecitazioni reali differiscono da un andamento sinusoidale nel tempo?
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Qual è il principale scopo delle prove di laboratorio sui materiali soggetti a fatica?
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Che tipo di condizioni di carico è rappresentata nell'esempio di un'ala di aereo?
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Quali fattori possono influenzare l'andamento delle sollecitazioni su componenti reali?
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Cosa sono le microstriature e quando si osservano?
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Qual è l'importanza della rugosità delle provette nelle prove di fatica?
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Come varia il limite di fatica per componenti destinati ad uso diverso, come auto da corsa e auto di serie?
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In che modo il numero di cicli influisce sulla vita a fatica di un materiale?
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Qual è un esempio di sforzo semplice che si può riscontrare in prove di fatica?
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Cosa rappresenta il momento flettente nelle prove di fatica flessionale?
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Qual è la relazione tra sollecitazione e numero di cicli in una curva di Wöhler?
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Perché è necessario un numero maggiore di provette per determinare il limite di fatica rispetto al carico di rottura a trazione?
Perché è necessario un numero maggiore di provette per determinare il limite di fatica rispetto al carico di rottura a trazione?
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Quale ruolo svolge l'affaticamento pulsante in relazione alla fatica a flessione rotante?
Quale ruolo svolge l'affaticamento pulsante in relazione alla fatica a flessione rotante?
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Study Notes
Sollecitazione
-
La sollecitazione può essere applicata con un ciclo (periodo) definito.
-
Il limite di fatica è lo sforzo alternato (in MPa) che un materiale può sopportare senza fratturarsi per un numero prefissato di cicli.
-
La soglia di vita infinita varia a seconda del materiale e delle condizioni d'esercizio.
Prove di fatica: macchine di prova e provette
-
Le provette di fatica hanno geometrie specifiche definite dalle normative.
-
I campioni devono rispettare rigorosi limiti di rugosità.
-
Le prove di fatica richiedono un numero di provette superiore rispetto a quelle necessarie per determinare il carico di rottura a trazione.
Condizioni di carico
-
Fatica a flessione rotante: Ad esempio, assi ferroviari.
-
Fatica assiale pulsante: Ad esempio, vita a fatica = numero di cicli per il quale si ha il cedimento.
-
Resistenza a fatica: È l'ampiezza dello sforzo (σa) per il quale si verifica la rottura dopo 'N' cicli di carico.
-
Limite di fatica: È lo sforzo (σa) per il quale non si ha rottura per un numero di cicli molto elevato e prefissato all'inizio delle prove.
Curva di Wöhler
- La curva di Wöhler rappresenta la relazione tra l'ampiezza dello sforzo e il numero di cicli a rottura.
Interventi per migliorare la vita a fatica e ridurre le rotture
- Ottimizzare il disegno del pezzo.
- Ottimizzare la scelta del materiale.
- Indurire la superficie.
- Migliorare la finitura superficiale.
- Indurre tensioni residue superficiali di compressione.
- Proteggere la superficie contro la corrosione.
- Controllare i semilavorati e i pezzi finiti.
- Controllare in esercizio.
Effetti di inclusioni non metalliche
- Le inclusioni non metalliche possono essere punti di inizio della rottura di fatica.
- Maggiore è la "pulizia" di una lega metallica, maggiore sarà il suo limite di fatica.
Effetto della modalità di carico e di discontinuità (intagli) sulla posizione di innesco della rottura per fatica
- Per una caratterizzazione a fatica bisogna utilizzare condizioni di carico il più possibile prossime a quelle di esercizio.
Costruzione della curva a - log N o curva di Wöhler
- Ad ogni livello di sforzo alternato corrispondono diversi valori di numero di cicli a rottura.
- Esiste un livello di sforzo sotto il quale, per il numero di cicli considerato, il provino non si rompe (vita infinita).
Cosa si ottiene dalla prova di fatica?
- Si ottiene un diagramma di resistenza a fatica.
- Si determinano il limite di fatica e il comportamento a fatica del materiale.
- Si stabiliscono le condizioni ottimali di carico e di sollecitazione.
Fatica: Introduzione
- La fatica è una delle principali cause di rottura dei componenti meccanici, insieme a corrosione e usura.
- Circa il 50% delle rotture è causato dalla fatica.
- La fatica si verifica quando un pezzo è sottoposto a sforzi variabili e ripetuti nel tempo, anche se il valore massimo dello sforzo è inferiore al limite di snervamento statico.
Esempi di Rottura per Fatica
- I ganci o le funi possono rompersi per fatica se sono sollecitati a lungo con carichi variabili, anche se la forza applicata è inferiore allo snervamento.
Prove di Resistenza
- Per il dimensionamento statico (sovraccarico) è necessario conoscere le proprietà del materiale tramite la prova di trazione.
- Per valutare la resistenza alla fragilità e il passaggio da comportamento duttile a fragile, si utilizzano prove dinamiche come la prova di resilienza.
- In presenza di carichi variabili e ripetuti nel tempo, si ricorre al dimensionamento a fatica.
Carichi Ciclici e Componenti Meccanici
- Gli elementi meccanici sono spesso soggetti a sollecitazioni cicliche: molle, funi, steli di bielle, alberi, ingranaggi, carlinghe/ali aerei.
- Nel 1988, il Boeing B737-200 della Aloha Airlines ha subito un cedimento per fatica-corrosione, perdendo parte della fusoliera.
Stadi della Rottura per Fatica
- La rottura per fatica è caratterizzata da tre stadi: innesco, propagazione e cedimento finale.
- La cricca si propaga progressivamente, causando il cedimento del pezzo.
Innesco della Cricca
- La fase di innesco è caratterizzata dalla formazione di bande di scorrimento, microintagli superficiali (microintrusioni) e microsporgenze superficiali (estrusioni).
- L'innesco avviene nel punto maggiormente sollecitato o dove sono presenti difetti (inclusioni, porosità da ritiro).
- La fase di innesco occupa una porzione significativa della vita a fatica del materiale.
Propagazione della Cricca
- La crescita della cricca avviene in genere in modo transgranulare, con una direzione di propagazione che cambia da 45° rispetto alla sollecitazione (stadio I) a ortogonale (stadio II).
- La presenza di micro-striature di fatica sulla superficie di frattura è un segno distintivo della rottura per fatica.
Cedimento Finale
- La fase finale è caratterizzata dal raggiungimento di una sezione resistente non più in grado di sostenere le sollecitazioni.
- Si ha cedimento di schianto di tipo duttile o fragile, a seconda del materiale/microstruttura e delle condizioni di lavoro.
- Le microstriature e le linee di spiaggia (riconducibili a funzionamenti discontinui o variazioni repentine della sollecitazione) sono osservabili sulla superficie di frattura.
Miglioramento del Comportamento a Fatica
- Per migliorare il comportamento a fatica di un componente, è necessario comprendere i meccanismi di innesco e propagazione della cricca e adottare misure per ritardare l'innesco o ridurre la velocità di propagazione.
- Il tempo di cedimento finale è trascurabile rispetto al tempo di innesco e di propagazione.
- I controlli non distruttivi durante l'esercizio sono importanti per prevenire la rottura per fatica (es. controllo della presenza di difetti in superficie).
Simbologia del Carico e Prove di Fatica
- Il ciclo di carico in una prova di fatica può essere caratterizzato da diversi parametri: sforzo medio, intervallo, ampiezza e rapporto di carico.
- Le prove di laboratorio riproducono le sollecitazioni reali (es. prove di flessione rotante, fatica pulsante, fatica assiale pulsante).
- L'obiettivo è determinare il limite a fatica del materiale, ovvero il valore di sforzo alternato che il materiale può sopportare senza rompersi per un numero prefissato di cicli.
- Le provette di fatica hanno una geometria definita da normative specifiche, con limiti di rugosità.
Prove di Fatica: Macchine e Provette
- Esistono diverse tipologie di macchine per le prove di fatica: flessione rotante, fatica pulsante (trazione-compressione).
- Le provette di fatica possono avere diverse geometrie, ma devono rispettare le normative in termini di rugosità.
Prove di Fatica Flessionale
- Le prove di fatica flessionale vengono utilizzate per determinare la resistenza a fatica di un materiale sottoposto a flessione ciclica.
- Per definire il limite a fatica di un materiale, sono necessari più campioni rispetto a quelli necessari per definire il carico di rottura a trazione.
- Le prove di fatica sono quindi più lunghe e costose.
Condizioni di Carico in Prove di Fatica
- Le prove di fatica possono essere condotte con diversi tipi di carichi: flessione rotante, fatica assiale pulsante, trazione-compressione.
- Il tipo di carico scelto dipende dall'applicazione e dalle condizioni di esercizio reali.
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Description
Questo quiz esplora i concetti chiave relativi alle prove di fatica, inclusa la sollecitazione, il limite di fatica e le condizioni di carico. Analizzeremo le geometrie delle provette e i requisiti di rugosità secondo le normative. Scopri come questi fattori influenzano la resistenza dei materiali nel tempo.