In questo lavoro si è svolta inizialmente un'analisi bibliografica sull'effetto di intaglio e di sensibilità nei materiali polimerici, e si è riscontrata una certa carenza nel campo della fatica. sono state riportate le possibili problematiche che si possono incontrare nelle analisi sulla sensibilità all'intaglio e al difetto nei polimeri, come nel metodo di intaglio e del processo produttivo del componente. Si analizza più approfonditamente la letteratura per il termoplastico PMMA, e si elaborano un campione di dati nell'ambito statico attraverso simulazioni FEM e si determinano una serie di grafici Atzori-Lazzarin-Meneghetti, che schematizzano il comportamento del materiale soggetto sia a cricche che ad intagli in un unico diagramma, in cui si osserva che il PMMA ha un comportamento di parziale insensibilità all'intaglio e al difetto nel campo della statica, a causa della micro-plasticizzazione locale in prossimità dei crazes che rendono il materiale non fragile. Si è proceduto con un'analisi sperimentale del PMMA, cercando di determinare il limite di fatica attraverso prove a fatica mono-assiali su provini lisci, e caratterizzando a fatica una geometria con intaglio dolce ed una geometria con cricche ottenute con lama di rasoio. Si è riscontrato una certa insensibilità del materiale alla fatica, in quanto variazioni dell'ordine del MPa di ampiezza di tensione causano variazioni in vita anche di ordini di grandezza. Analizzando al microscopio i provini rotti, oltre alla cricca principale che ha innescato e propagato causando il cedimento, si sono notati dei micro-vuoti sulla superficie di frattura. I provini non rotti presentano anche ad un controllo ad occhio nudo delle cricche trasversali al carico, le quali sono state studiate al microscopio e si è riscontrato che dipendono in numero dall'ampiezza di tensione, mentre la dimensione dipende sia dal carico sia dal numero di cicli effettuato, significando che le cricche stanno propagando. Sezionando uno di questi provini si è riscontrato che le cricche sono in realtà gli stessi micro-vuoti osservati nei provini rotti, e che vi sono linee di propagazione. Questo ha indotto a ritenere che il vero limite di fatica del materiale si abbia quando non c'è danneggiamento del materiale nella forma di micro-vuoti. Sono stati infine prodotti i grafici Atzori-Lazzarin-Meneghetti per la fatica sia nella condizione di limite di fatica per 2 milioni di cicli, sia per il non danneggiamento. In quest'ultimo caso si riscontra che il parametro caratteristico del materiale a0, che determina la profondità di cricca sotto la quale il materiale è insensibile al difetto, sia pari a 0.8 mm, giustificando il motivo per cui il materiale non subisca un abbattimento della vita a fatica nonostante la formazione di queste cricche trasversali, che hanno lunghezza dell'ordine di 0.1-1 mm e profondi nell'ordine di 0.1-0.5 mm. Sono stati infine posizionati i punti delle geometrie intagliati nel grafico Atzori-Lazzarin-Meneghetti, trovando buon accordo con la curva teorica.

Studio sulla sensibilità agli intagli e ai difetti di materiali polimerici e analisi sperimentale sul PMMA

URBANI, FABIO
2021/2022

Abstract

In questo lavoro si è svolta inizialmente un'analisi bibliografica sull'effetto di intaglio e di sensibilità nei materiali polimerici, e si è riscontrata una certa carenza nel campo della fatica. sono state riportate le possibili problematiche che si possono incontrare nelle analisi sulla sensibilità all'intaglio e al difetto nei polimeri, come nel metodo di intaglio e del processo produttivo del componente. Si analizza più approfonditamente la letteratura per il termoplastico PMMA, e si elaborano un campione di dati nell'ambito statico attraverso simulazioni FEM e si determinano una serie di grafici Atzori-Lazzarin-Meneghetti, che schematizzano il comportamento del materiale soggetto sia a cricche che ad intagli in un unico diagramma, in cui si osserva che il PMMA ha un comportamento di parziale insensibilità all'intaglio e al difetto nel campo della statica, a causa della micro-plasticizzazione locale in prossimità dei crazes che rendono il materiale non fragile. Si è proceduto con un'analisi sperimentale del PMMA, cercando di determinare il limite di fatica attraverso prove a fatica mono-assiali su provini lisci, e caratterizzando a fatica una geometria con intaglio dolce ed una geometria con cricche ottenute con lama di rasoio. Si è riscontrato una certa insensibilità del materiale alla fatica, in quanto variazioni dell'ordine del MPa di ampiezza di tensione causano variazioni in vita anche di ordini di grandezza. Analizzando al microscopio i provini rotti, oltre alla cricca principale che ha innescato e propagato causando il cedimento, si sono notati dei micro-vuoti sulla superficie di frattura. I provini non rotti presentano anche ad un controllo ad occhio nudo delle cricche trasversali al carico, le quali sono state studiate al microscopio e si è riscontrato che dipendono in numero dall'ampiezza di tensione, mentre la dimensione dipende sia dal carico sia dal numero di cicli effettuato, significando che le cricche stanno propagando. Sezionando uno di questi provini si è riscontrato che le cricche sono in realtà gli stessi micro-vuoti osservati nei provini rotti, e che vi sono linee di propagazione. Questo ha indotto a ritenere che il vero limite di fatica del materiale si abbia quando non c'è danneggiamento del materiale nella forma di micro-vuoti. Sono stati infine prodotti i grafici Atzori-Lazzarin-Meneghetti per la fatica sia nella condizione di limite di fatica per 2 milioni di cicli, sia per il non danneggiamento. In quest'ultimo caso si riscontra che il parametro caratteristico del materiale a0, che determina la profondità di cricca sotto la quale il materiale è insensibile al difetto, sia pari a 0.8 mm, giustificando il motivo per cui il materiale non subisca un abbattimento della vita a fatica nonostante la formazione di queste cricche trasversali, che hanno lunghezza dell'ordine di 0.1-1 mm e profondi nell'ordine di 0.1-0.5 mm. Sono stati infine posizionati i punti delle geometrie intagliati nel grafico Atzori-Lazzarin-Meneghetti, trovando buon accordo con la curva teorica.
2021
Study on notch and defect sensitivity of polymeric materials and experimental analysis on PMMA
Intaglio
Difetto
PMMA
Polimeri
File in questo prodotto:
File Dimensione Formato  
Urbani_Fabio.pdf

accesso riservato

Dimensione 22.84 MB
Formato Adobe PDF
22.84 MB Adobe PDF

The text of this website © Università degli studi di Padova. Full Text are published under a non-exclusive license. Metadata are under a CC0 License

Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12608/29263