Laboratorio di Costruzione di Macchine, a.a. 2010-2011, appunti di laboratorio (21/10/2010), Ing. M. Saraceni, [email protected]Classificazione generica delle prove meccaniche in base alla legge di applicazione del carico nel tempo tempo carico 1 ÷ 2 min 0.1 s 0.1 ÷ 0.01 s 10 ÷ 1000 h statiche dinamiche dinamiche periodiche di scorrimento
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Classificazione generica delle prove meccaniche in base ... · costose (come ad esempio la stima del limite di fatica) Laboratorio di Costruzione di Macchine, a.a. 2010-2011, appunti
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Laboratorio di Costruzione di Macchine, a.a. 2010-2011, appunti di laboratorio (21/10/2010), Ing. M. Saraceni, [email protected]
Classificazione generica delle prove meccaniche in
base alla legge di applicazione del carico
nel tempo
tempo
cari
co
1 ÷ 2 min 0.1 s 0.1 ÷ 0.01 s 10 ÷ 1000 h
statiche dinamiche dinamiche periodiche
di scorrimento
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Prova statica di trazione
E’ una prova molto diffusa
NORMA di riferimento: UNI EN ISO 6892-1 Ottobre 2009
Materiali metallici
Prova di trazione - Parte 1: Metodo di prova a temperatura ambiente(NORMA di riferimento: UNI EN 10002-1 Ottobre 2004 RITIRATA !)
• è relativamente semplice e veloce da eseguire, poco costosa
• i dati che se ne ricavano sono spesso sufficienti per una
caratterizzazione meccanica completa, anche se approssimata
per certi aspetti, del materiale
• con opportune elaborazioni dei dati ricavati dalla prova di
trazione possono essere ottenute, anche se in via approssimata,
altre caratteristiche che richiederebbero prove più complesse e
costose (come ad esempio la stima del limite di fatica)
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Prova di trazione
FF
Un provino di materiale, se soggetto ad unaforza di trazione lungo il suo asse longitudinale,
oltre ad allungarsi si contrae trasversalmente
Durante la prova di trazione il provino viene “tirato”
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Prova di trazione
L0/2
σ = F / A0
F
Il provino viene progettato in modo da generare una distribuzione di sforzo uniforme nella sezione centrale
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Prova di trazione
La prova viene eseguita su una provetta
standardizzata.
Provetta a sezione tonda o piatta
Teste
Raccordi
Parte calibrata (Lc)
Tratto utile (L0) o lunghezza inizialedell’estensometro
Dimensioni per provette circolari
L0 = 5d
L0 + d/2 < Lc < L0 + 2d
Anche la velocità diincremento del caricoè normata
L0
Lc
S0d
L0
Lc
S0ba
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Prova di trazione: macchina di trazione
Estensometro
Provino
Cella di
carico
Traversa con
cilindro idraulico
Ganasce
idrauliche
Provino
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Prova di trazione: definizioni
∆LL0
D0
FF
S0 S
L
D
D0 = diametro iniziale
S0 = area sezione iniziale
L0 = lunghezza iniziale
F = forza agente istantanea
D = diametro istantaneo
S = area sezione istantanea
L = lunghezza istantanea
∆L = allungamento o freccia ist.
Geometria iniziale del provino
Parametri variabili durante la prova
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Prova di trazione: definizioni
00
0
LL
L
LL
l∆−
==ε
l
trasv
ε
εν −=
SF=σ
00
0
DD
D
DD
trasv∆−
==ε
∆L
L0
D0
F
F
S0
S
L
D
Deformazione
longitudinale
Deformazione
trasversale
Tensione
longitudinale
( )ltrasv νεε −=
In generale
Coefficiente di
Poisson o di
strizione
trasversale
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Prova di trazione: definizioni
00
0
LL
L
LL
ing∆−
==ε
0SF
ing =σ
∆LL0
D0
FF
S0 S
L
D
Deformazione ingegneristica
Tensione ingegneristica
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Prova di trazione: definizioni
Curva carico-allungamento
[ ]mmL∆
[ ]NF
mF
uF
Rottura del
provino
∆L
L0
F
F
L
Carichi (F) e allungamenti (∆L) dipendono dalla geometria del provino (sezione, lunghezza)
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Prova di trazione: definizioni
Curva ingegneristica tensione-deformazione
0S
F
mmR =
Rm = resistenza a trazione
Re = carico unitario disnervamento (al limitedell’elasticità)
E = modulo di elasticità( ne deriva la legge diHooke nel casomonoassiale: σ =E * ε )
0SF
ing =σ
0LL
ing∆=ε
(adimensionale)
eR
[MPa]
σ
ε
ε
σ=E
F F
F F
Tratto a snervamentouniforme
Formazione della strizionee deformazione prevalentenella zona del collo distrizione
Rottura
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Prova di trazione: definizioniCarico unitario al limite elastico per differenti tipi di curve
23 = ReH = Carico unitariodi snervamentosuperiore
24 = ReL = Carico unitariodi snervamentoinferiore
Legenda
A Carico unitario
B Allungamento percentuale
C Effetto transitorio iniziale
Definizione del limite elastico quando il materiale manifesta uno “snervamento evidente”
L’ampiezza e l’estensionedipende da diversi parametritra i quali: il materiale, la forma del provino, le caratteristiche dirigidezza della macchina diprova
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Prova di trazione: definizioniCarico unitario di scostamento dalla proporzionalità
Quando la tensione di snervamento non è evidente si calcola una tensione di snervamento
convenzionale, tipico è il valore di tensione di scostamento dalla proporzionalità pari allo 0.2%
ingσ
ingε
residuoplastico−ε 0.2% = 0.002 = 2000µε
2.0−pσ
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Prova di trazione
Carico unitario di scostamento dalla proporzionalità
ingσ
ingε
pσ
media
∆
− −= σσσ 2mediaticocaratterisp
∆
σ scarto quadratico medio
Il valore caratteristico garantisce il 97.7 % di probabilità che il valore effettivo di
snervamento del materiale sia superiore al valore caratteristico
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