Analisi delle sollecitazione stress analysis

Il 40% delle rotture dei componenti meccanici sono attribuibili ad una geometria difettosa che provoca delle concentrazioni di sollecitazioni. Le leggi classiche della resistenza dei materiali possono risolvere solo i problemi su strutture semplici, in assenza di concentrazione di sollecitazioni, di reazioni di appoggio o d’incastro. 

Nel caso di strutture complesse tridimensionali con sollecitazioni combinate, risulta impossibile, anche con i metodi moderni di calcolo con gli elementi finiti, conoscere lo stato di sollecitazione.

L'analisi sperimentale delle sollecitazioni è una disciplina che studia le sollecitazioni, le deformazioni e le tensioni di materiali o strutture soggette a forze o carichi statici o dinamici. L’estensimetria, la correlazione digitale delle immagini e la fotoelasticità sono i metodi sperimentali di stress analysis in grado di fornire le informazioni necessarie agli ingegneri per progettare strutture e prodotti affidabili e sicuri. Le tecniche di stress analysis sono usate a diversi stadi della vita di un prodotto: dalla progettazione alla validazione del prototipo prima della produzione, dalle prove di sicurezza e sovraccarico fino alle prove per l’analisi di rotture in servizio.



L'estensimetria nell'analisi delle sollecitazioni

L’estensimetro consiste di una griglia di metallo laminato incollata su un supporto di materiale plastico. Gli estensimetri per stress analysis sono disponibili in migliaia di configurazioni per adattarsi ad una vasta gamma di applicazioni. Un estensimetro per stress analysis è più sottile di un francobollo e certi modelli hanno griglie non più larghe della capocchia di uno spillo.

L’estensimetro viene incollato sulla superficie di una struttura; quando quest’ultima viene sollecitata, le deformazioni sono trasmesse alla griglia causando una variazione di resistenza elettrica. Questa variazione è proporzionale alla deformazione e può essere misurata con grande precisione. Tipicamente si possono misurare delle deformazioni con una risoluzione di un micrometro/metro, cioè di una parte su un milione.

Per determinare le sollecitazioni principali e le relative direzioni principali si usano estensimetri, denominati rosette, con 2 o 3 griglie su uno stesso supporto ma orientati in direzioni diverse.La risposta dell’estensimetro è istantanea, ciò permette di individuare sia le deformazioni statiche che le deformazioni dinamiche con frequenze che possono arrivare a diverse migliaia di Hertz.

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