Approcci per la verifica di resistenza a fatica multiassiale

La fatica multiassiale è uno stato tensionale variabile nel tempo che coinvolge due o più tensioni sul componente. Questa tipologia di stato tensionale può essere indotta da combinazioni di sollecitazioni sul componente, oppure da geometrie complesse di esso. Gli stati tensionali di fatica multiassiali possono essere classificati in due diversi gruppi: stati tensionali proporzionali e non proporzionali. Il fenomeno della fatica è un fenomeno probabilistico e i modelli di studio necessitano di massicce analisi sperimentali prima di poter essere avvalorati. Dalle molteplici analisi sperimentali condotte furono tratte 4 conclusioni riconosciute da tutta la comunità scientifica: 1. L’innesco della cricca, che avviene per scorrimento dei piani cristallini, è legato all’individuazione di un piano critico caratterizzato dalla massima ampiezza di tensione tangenziale; 2. La tensione normale presente sul piano è benefica se di compressione mentre tende a ridurre la vita a fatica se è di trazione. Questa conclusione è valida anche nei casi di fatica semplice, infatti, uno stato di compressione tende a chiudere la cricca mentre uno stato di trazione tende ad aprire la cricca; 3. Il danneggiamento dovuto alle tensioni alternate è maggiore se sono non proporzionali mentre è minore se le tensioni variabili sono proporzionali; 4. La presenza di una componente statica media di torsione sul componente è trascurabile. La necessità di eseguire un elevato numero di prove comportava la semplificazione della prova in modo da ridurre i costi e la complessità. Per fare questo furono studiati provini, o configurazioni di carico, in grado di generare stati tensionali di fatica multiassiale utilizzando macchine monoassiali. Alcuni esempi sono la prova di flesso-torsione, il provino a disco, il provino cruciforme e il provino a tubo. L’approccio allo studio della fatica multiassiale è simile a quello di uno stato tensionale multiassiale nella statica. Infatti, si cerca di descrivere lo stato tensionale multiassiale come uno monoassiale andando a determinare un’ampiezza di tensione normale, o tangenziale, equivalente. In analogia al caso statico è necessario andare ad ipotizzare, dalle evidenze sperimentali, la grandezza indice del pericolo e su questa andare a costruire un modello che descriva il danneggiamento a fatica del componente. I criteri utilizzati per la rappresentazione equivalente di uno stato tensionale multiassiale sono molteplici e sono classificati a seconda delle grandezze sul quale si basano. Esistono, infatti, criteri basati sullo studio delle tensioni, sullo studio delle deformazioni e sullo studio delle energie di deformazione. Inoltre, a queste tre tipologie di studi si associa quello del piano critico, infatti, alcuni di questi criteri richiedono di determinare la giacitura dove la grandezza indice del pericolo è massima. I criteri di interesse basati sullo studio delle tensioni sono: • Criterio di Gough-Pollard • Criterio di Sines • Criterio di Crossland • Criterio di Freitas (piano critico) • Criterio di Findley (piano critico) I criteri di interesse basati sullo studio delle deformazioni sono: • Criterio di Fatemi-Socie (piano critico) I criteri di interesse basati sullo studio delle energie di deformazione sono: • Criterio di Garud • Criterio di Ellyin