Stima della resistenza a fatica di assali Off-Highway in condizioni di test a banco

The aim of this master thesis is the implementation in the design process of Off-Highway axles for construction machines of advanced methodologies to design against fatigue. The activities can be summarized as follows: definition and application of a strain gauge configuration suitable for the acquisition of the external loads and the local strains in Off-Highway axles under bench test, calibration of the FE models of the axles, methodological study of the procedure to improve the analysis, the estimation of the fatigue life is based on advanced constant and variable amplitude fatigue approaches. A weight reduction activity has been carried out on the trumpet component. For comparison purposes, a stress analysis of the new and previous designs was performed adopting the calibrated FE models.  In addition to this brief summary of the activities, it is key to highlight that this thesis also has had the purpose of summing up the state-of-the-art about different topics with the aim of proposing the investigation of new calculation methodologies to be implemented in Carraro. These topics included the models to describe incremental plasticity, approaches to link linear elastic and elasto-plastic notch-tip quantities and the definition of characteristic quantities acting on a so-called critical plane, i.e. a plane on which acts a parameter deriving from the combination of stress and/or strain quantities whose damage is maximum.

Lo scopo della presente tesi è lo studio della resistenza strutturale di assali Off-Highway per macchine movimento terra. Si possono sintetizzare le attività come segue: definizione di una configurazione estensimetrica utile alla rilevazione dei carichi e delle deformazioni locali in un assale sottoposto a test a banco, applicazione degli estensimetri all’assale, esecuzione dei test a banco ed analisi dei dati acquisiti, calibrazione dei modelli FE degli assali, studio metodologico della procedura per l’esecuzione delle analisi a fatica, la durata del componente è stata stimata mediante approcci avanzati di progettazione strutturale a fatica ad ampiezza costante e variabile. I modelli FE calibrati si sono impiegati come base per la modifica della geometria del componente al fine di ridurne il peso. Oltre a questa breve sintesi delle attività è importante far presente che questa tesi ha avuto anche un fine di sintesi dello stato dell’arte di varie tematiche con lo scopo di proporre l’indagine di nuove metodologie di calcolo da implementare in Carraro. Queste tematiche coinvolgono i modelli per descrivere la plasticità incrementale, approcci per legare grandezze di picco elastico lineare ed elasto-plastico e la caratterizzazione delle grandezze caratteristiche agenti su un cosiddetto piano critico, i.e. un piano su cui agisce un parametro derivante dalla combinazione di grandezze di tensione e/o di deformazione il cui danneggiamento è massimo.