Analisi della fatica

È stato osservato che il carico e lo scarico ripetuto indebolisce gli oggetti con il passare del tempo, anche quando le sollecitazioni indotte sono considerevolmente inferiori ai limiti consentiti. Questo fenomeno prende il nome di fatica. Ogni ciclo di variazione della sollecitazione indebolisce in qualche modo l'oggetto. Dopo un numero di cicli, l'oggetto diventa così debole che cede. La fatica è la prima causa del cedimento di molti oggetti, specialmente quelli di metallo. Gli esempi di cedimento dovuti alla fatica includono: macchine rotanti, bulloni, ali di velivoli, prodotti di consumo, piattaforme marine, navi, assi di veicoli, ponti e strutture.

Gli studi strutturali lineari e non lineari non prevedono l'errore provocato dalla fatica, ma calcolano la risposta di un progetto soggetto a un ambiente specifico di vincoli e carichi. Se i presupposti dell'analisi vengono rispettati e le sollecitazioni calcolate rientrano nei limiti consentiti, si conclude che il progetto è sicuro in questo ambiente, indipendentemente dal numero di volte in cui viene applicato il carico.

I risultati degli studi statici, non lineari o lineari dinamici cronologici possono essere usati come base per la definizione di uno studio di fatica. Il numero di cicli richiesti per il cedimento a fatica in un punto dipende dal materiale e dalle variazioni di sollecitazione. Queste informazioni, per un certo materiale, sono fornite da una curva denominata curva SN.

Fasi di cedimento dovuto alla fatica

Il cedimento dovuto alla fatica si verifica in tre fasi:

• Fase 1. In questo materiale si sviluppano uno o più cedimenti. Le lesioni possono svilupparsi ovunque nel materiale ma solitamente avvengono sulle facce del contorno a causa di una maggiore fluttuazione di sollecitazione. Le lesioni possono presentarsi per diversi motivi. mperfezioni nella struttura microscopica dei materiali e graffi della superficie prodotti dalla strumentazione o dalla manipolazione.

• Fase 2. Quasi tutti i cedimenti aumentano in relazione al carico continuo.

• Fase 3. La capacità del progetto di sopportare i carichi applicati continua a deteriorare fino a quando non si verifica il cedimento.

I cedimenti per la fatica cominciano sulla superficie del materiale. Rafforzando le superfici del modello si aumenta la sua durata (vita) durante gli eventi di fatica.

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