Fatica dei metalli
Panoramica
Fonte: Roberto Leon, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Virginia Tech, Blacksburg, VA
L'importanza di studiare la fatica dei metalli nei progetti di infrastrutture civili è stata messa sotto i riflettori dal crollo del Silver Bridge a Point Pleasant, West Virginia nel 1967. Il ponte sospeso a catena oculare sul fiume Ohio è crollato durante l'ora di punta serale, uccidendo 46 persone a causa del fallimento di una singola barra oculare con un piccolo difetto di 0,1 pollici. Il difetto ha raggiunto una lunghezza critica dopo ripetute condizioni di carico e si è guastato in modo fragile causando il collasso. Questo evento ha attirato l'attenzione della comunità dell'ingegneria dei ponti e ha evidenziato l'importanza di testare e monitorare la fatica nei metalli.
In normali condizioni di servizio, un materiale può essere sottoposto a numerose applicazioni di carichi di servizio (o quotidiani). Questi carichi sono in genere al massimo il 30% -40% della resistenza finale della struttura. Tuttavia, dopo l'accumulo di carichi ripetuti, a grandezze sostanzialmente inferiori alla resistenza finale, un materiale può sperimentare quello che viene definito guasto a fatica. Il fallimento a fatica può verificarsi improvvisamente e senza una significativa deformazione precedente ed è legato alla crescita delle crepe e alla rapida propagazione. La fatica è un processo complesso, con molti fattori che influenzano la resistenza alla fatica (Tabella 1). Questa complessità sottolinea la necessità integrale di un'ispezione di routine e approfondita delle strutture sottoposte a carichi ripetuti come ponti, gru e quasi tutti i tipi di veicoli e aeromobili.
| Condizioni di stress | Proprietà del materiale | Condizioni ambientali |
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Tabella 1. Fattori che influenzano la fatica
Procedura
- Ottenere cinque campioni di grado A572 con dimensioni e configurazione della macchina appropriate per la macchina a trave rotante Moore utilizzata. In questo caso utilizzeremo una configurazione a sbalzo rotante con campioni lunghi 2,40 e 0,15 pollici di diametro con una piccola sezione a collo lunga 0,50 pollici e 0,04 pollici di diametro minimo.
- Per le dimensioni del campione e la configurazione della macchina, calcolare il peso necessario per produrre intervalli di sollecitazioni di flessione pari a ±75%, ±60%, ±45%, ±30% e
Risultati
I risultati finali, in termini di intervallo di sollecitazione rispetto al numero di cicli, devono essere tabulati (Tabella 2) e tracciati, come dimostrato in Fig. 2. Lo stress di snervamento effettivo del campione era di 65,3 ksi e la sua resistenza alla trazione era di 87,4 ksi, quindi gli intervalli di sollecitazione mostrati qui corrispondono tra il 23% e il 92% della resa.
