Verifiche strutturali del fermo di sicurezza di un hack squat per mezzo di calcoli analitici e simulazioni FEM

Il macchinario hack squat, comunemente utilizzato nelle palestre per l’allenamento degli arti inferiori, è costituito da un carrello, sul quale si posiziona l’atleta, che scorre lungo una guida inclinata a 45°. Su di esso vengono applicati i carichi di allenamento e, mediante ganci laterali, è possibile bloccarne il movimento. Un problema riscontrato in alcuni modelli è la mancanza di un supporto di sicurezza a fine corsa, indispensabile per consentire l’arresto in condizioni di emergenza e l’uscita dell’utilizzatore senza rischio di infortunio. L’obiettivo della tesi è lo studio del posizionamento di un gancio saldato di sicurezza a fine corsa, confrontando le verifiche statiche e a fatica condotte analiticamente, secondo le metodologie del corso di Costruzione di Macchine 1, con le analisi numeriche FEM svolte mediante Ansys. A partire dal rilievo delle dimensioni del gancio originale, è stato modellato un CAD che ha costituito la base per i due approcci: Analitico: verifica statica delle saldature secondo normativa UNI 10011 e analisi a fatica con il metodo delle tensioni nominali, determinando la classe di resistenza del giunto secondo normativa IIW; Numerico FEM: importazione del modello in Ansys, definizione di vincoli, forze e mesh, e calcolo delle tensioni agenti sul cordone di saldatura tridimensionale. Per la verifica a fatica è stato applicato l’approccio notch stress, modellando opportunamente il CAD con raggi di raccordo di 1 mm in corrispondenza del piede e della radice del cordone di saldatura, valutando le sollecitazioni rispetto alla curva di vita FAT225, come indicato in normativa. Infine, i risultati ottenuti con i due metodi sono stati confrontati, evidenziando analogie e differenze.