Per la verifica a fatica di giunzioni saldate, nella progettazione strutturale, si utilizza il metodo delle tensioni nominali basato sulle curve di progettazione a fatica S-N reperibili da normativa. Tale metodo però richiede di definire diverse classi di resistenza a fatica per tenere, conto di molteplici geometrie e dimensioni dei giunti. Oltre a questo sperimentalmente si dimostra che la rottura per l’innesco di una cricca per fatica si manifesta nelle zone in cui vi è una discontinuità del materiale ovvero, in prossimità della saldatura. La vita a fatica quindi è un fenomeno locale e può essere studiato tramite l’impiego di approcci locali, sviluppati grazie all’uso dei software di analisi degli elementi finiti, che includono all’interno dell’analisi il problema della dimensione e della forma. Recentemente sono stati introdotti due metodi che permettono una riduzione dei tempi di modellazione e simulazione: il SED ( Strain Energy Density) da Lazzarin e Zambardi nel 2001, e il Peak Stress Method ( PSM) definito da Meneghetti e Lazzarin nel 2007.Questi due metodi richiedono l’utilizzo di mesh grossolane riducendo i tempi di analisi inoltre, al contrario dell’approccio in tensione nominale, prevedono l’utilizzo di una curva a fatica indipendentemente dalla geometria del giunto. Questi approcci recentemente sono stati calibrati ed estesi a geometrie 2D e 3D per diversi software di analisi agli elementi finiti, come ad esempio per Ansys®Mechanical APDL e sono disponibili diversi tipologie di elementi. Questi due metodi possono essere impiegati anche per la progettazione strutturale di giunti trattati tramite High Frequency Mechanical Impact (HFMI) ovvero con un trattamento di martellatura ad altissima frequenza. Da un giunto saldato “As Welded”, ovvero così come saldato, con il trattamento HFMI si ottiene un miglioramento della resistenza a fatica dei giunti e questo metodo può essere impiegato anche per strutture che hanno subito danneggiamenti a fatica.Il trattamento HFMI ha un triplice effetto: il primo è a livello geometrico ovvero è quello di allargare il raggio a piede cordone, il secondo è quello di introdurre delle tensioni residue di compressione perché in questo modo viene plasticizzato il materiale dato che, martellandolo, viene compresso e l’ultimo effetto è quello che, a causa della plasticizzazione del materiale, esso incrudisce e quindi aumenta la sua resistenza allo snervamento. La determinazione di alcune curve di resistenza a fatica per i giunti trattati HFMI per il Peak Stress Method venne effettuato da Campagnolo, Belluzzo, Yildirim e Meneghetti in un recente lavoro di tesi. Lo scopo della tesi è la calibrazione di nuove curve di progettazione a fatica per i giunti HFMI per il Peak Stress Method, per le diverse casistiche non analizzate nel precedente lavoro, in funzione della tensione di snervamento del materiale base e del rapporto nominale di ciclo, in accordo con le classi definite nelle raccomandazioni IIW.

Applicazione del Peak Stress Method per la stima di vita a fatica di strutture saldate in acciaio soggette a trattamento HFMI

SACCHET, GIOVANNI
2022/2023

Abstract

Per la verifica a fatica di giunzioni saldate, nella progettazione strutturale, si utilizza il metodo delle tensioni nominali basato sulle curve di progettazione a fatica S-N reperibili da normativa. Tale metodo però richiede di definire diverse classi di resistenza a fatica per tenere, conto di molteplici geometrie e dimensioni dei giunti. Oltre a questo sperimentalmente si dimostra che la rottura per l’innesco di una cricca per fatica si manifesta nelle zone in cui vi è una discontinuità del materiale ovvero, in prossimità della saldatura. La vita a fatica quindi è un fenomeno locale e può essere studiato tramite l’impiego di approcci locali, sviluppati grazie all’uso dei software di analisi degli elementi finiti, che includono all’interno dell’analisi il problema della dimensione e della forma. Recentemente sono stati introdotti due metodi che permettono una riduzione dei tempi di modellazione e simulazione: il SED ( Strain Energy Density) da Lazzarin e Zambardi nel 2001, e il Peak Stress Method ( PSM) definito da Meneghetti e Lazzarin nel 2007.Questi due metodi richiedono l’utilizzo di mesh grossolane riducendo i tempi di analisi inoltre, al contrario dell’approccio in tensione nominale, prevedono l’utilizzo di una curva a fatica indipendentemente dalla geometria del giunto. Questi approcci recentemente sono stati calibrati ed estesi a geometrie 2D e 3D per diversi software di analisi agli elementi finiti, come ad esempio per Ansys®Mechanical APDL e sono disponibili diversi tipologie di elementi. Questi due metodi possono essere impiegati anche per la progettazione strutturale di giunti trattati tramite High Frequency Mechanical Impact (HFMI) ovvero con un trattamento di martellatura ad altissima frequenza. Da un giunto saldato “As Welded”, ovvero così come saldato, con il trattamento HFMI si ottiene un miglioramento della resistenza a fatica dei giunti e questo metodo può essere impiegato anche per strutture che hanno subito danneggiamenti a fatica.Il trattamento HFMI ha un triplice effetto: il primo è a livello geometrico ovvero è quello di allargare il raggio a piede cordone, il secondo è quello di introdurre delle tensioni residue di compressione perché in questo modo viene plasticizzato il materiale dato che, martellandolo, viene compresso e l’ultimo effetto è quello che, a causa della plasticizzazione del materiale, esso incrudisce e quindi aumenta la sua resistenza allo snervamento. La determinazione di alcune curve di resistenza a fatica per i giunti trattati HFMI per il Peak Stress Method venne effettuato da Campagnolo, Belluzzo, Yildirim e Meneghetti in un recente lavoro di tesi. Lo scopo della tesi è la calibrazione di nuove curve di progettazione a fatica per i giunti HFMI per il Peak Stress Method, per le diverse casistiche non analizzate nel precedente lavoro, in funzione della tensione di snervamento del materiale base e del rapporto nominale di ciclo, in accordo con le classi definite nelle raccomandazioni IIW.
2022
Application of the Peak Stress Method for fatigue life estimation of welded steel structures subjected to HFMI treatment
PSM
Fatica
SED
HFMI
As Welded
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12608/45912