La fatica, è uno dei tipi più pericolosi di rottura dell'acciaio. È un tipo di rottura che si verifica quando un materiale è sottoposto a cicli ripetuti di sollecitazione o deformazione e si verifica anche a sollecitazioni inferiori allo sforzo di snervamento del materiale.
In generale, si distinguono tre fasi:
Le microcricche iniziano a formarsi intorno a formazioni geometriche che concentrano le sollecitazioni, come i bordi. Quando la larghezza di una rottura supera i 10 μm, si può parlare di cricca.
L'aumento delle cricche dipende dall'intervallo di carico ciclico, dalla sollecitazione media, ma anche da sovraccarichi e sottocarichi. La crescita delle cricche può anche arrestarsi se i carichi sono inferiori a una certa soglia.
La propagazione delle cricche avviene quando le microcricche e le relative sollecitazioni raggiungono una certa dimensione. Quando le sollecitazioni superano il valore chiamato tenacità alla frattura (un modo quantitativo di esprimere la resistenza di un materiale alla frattura fragile in presenza di una cricca), si verifica una frattura insostenibile.
La fatica può essere ridotta o del tutto evitata con opportune considerazioni ingegneristiche. Per le strutture in acciaio, esistono due modi principali per prevenire i cedimenti da fatica.
1. Mantenere le sollecitazioni al di sotto della soglia del limite di fatica (concetto di durata infinita).
La vita a fatica Nf è il numero di cicli di sollecitazione di un determinato carattere che una struttura sopporta prima che si verifichi un cedimento. Per l'acciaio, esiste un valore teorico per l'ampiezza delle sollecitazioni al di sotto del quale il materiale non cede per nessun numero di cicli. Questo valore è chiamato limite di fatica o limite di resistenza.
Da Andrew Dressel su Wikipedia inglese, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6319461
2. Esecuzione di un'analisi di fatica software su progetti di strutture
L'analisi software può rivelare le aree in cui la fatica è un problema. Può aiutare a riprogettare la struttura, ad esempio a concentrare le sollecitazioni in punti preferibili della struttura, a modificare le dimensioni e le posizioni dei fori, ecc.
Il primo passo di questo ampio lavoro è stato fatto con IDEA StatiCa V21. Consultate questo articolo, in cui viene descritta l'analisi secondo la norma EN 1993-1-9.
L'analisi si trova accanto agli altri tipi di analisi sotto il nastro superiore.
Il tipo di analisi a fatica serve a determinare l'intervallo di sollecitazioni normali e di taglio tra due casi di carico. Le sollecitazioni corrispondono a quelle nominali e devono essere ulteriormente valutate con i metodi di progettazione del codice. Si presume che venga utilizzata per la progettazione di dettagli ad alto ciclo di fatica, dove non si prevede lo snervamento.
Il tipo di analisi a fatica non fornisce alcuna resistenza finale o numero di cicli che il particolare può sopportare. Fornisce solo gli input per ulteriori calcoli secondo i codici.
La sollecitazione nominale può essere calcolata per:
La sollecitazione nominale viene determinata sottraendo le sollecitazioni del caso di carico di riferimento da un altro caso di carico.
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