progettazione strutturale a fatica - home -...
TRANSCRIPT
![Page 1: PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FATICA - Home - …people.unica.it/francescoaymerich/files/2017/11/PROGETTAZIONE... · Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli) Si progetta la struttura](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022013110/5c671b6409d3f22d638b50d4/html5/thumbnails/1.jpg)
PROGETTAZIONE STRUTTURALEA FATICA
![Page 2: PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FATICA - Home - …people.unica.it/francescoaymerich/files/2017/11/PROGETTAZIONE... · Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli) Si progetta la struttura](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022013110/5c671b6409d3f22d638b50d4/html5/thumbnails/2.jpg)
Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli)Si progetta la struttura in modo che gli sforzi di esercizio siano inferiori agli sforzi che portano a rottura per fatica
Numero di cicli a rottura
Ampiezza dello sforzo
101 103 105 107
Limite di fatica
Test su provini integri (non danneggiati)
Resistenza a fatica influenzata dalle condizioni dei provini di provaDifetti preesistenti, cricche generate durante il servizio, che riducono la resistenza a fatica, NON SONO ESPLICITAMENTE CONSIDERATI
![Page 3: PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FATICA - Home - …people.unica.it/francescoaymerich/files/2017/11/PROGETTAZIONE... · Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli) Si progetta la struttura](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022013110/5c671b6409d3f22d638b50d4/html5/thumbnails/3.jpg)
Progettazione Safe-Life (fatica a termine)Si progetta in genere considerando la sola fase di nucleazione della cricca ma non la sua crescita. Si considera che avvenga la rottura quando la cricca si forma.
101 103 105 107
Resistenza a fatica influenzata dalle condizioni dei provini di provaDifetti preesistenti, cricche generate durante il servizio, che riducono la resistenza a fatica, NON SONO ESPLICITAMENTE CONSIDERATI
![Page 4: PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FATICA - Home - …people.unica.it/francescoaymerich/files/2017/11/PROGETTAZIONE... · Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli) Si progetta la struttura](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022013110/5c671b6409d3f22d638b50d4/html5/thumbnails/4.jpg)
Progettazione Damage TolerantSi progetta assumendo che il componente contenga una danneggiamento iniziale (frattura o cricca).
Progettazione slow crack growthSi progetta in modo che la cricca esistente non cresca, sotto I carichi di fatica assunti, fino a dimensioni tali da provocare la rottura.
![Page 5: PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FATICA - Home - …people.unica.it/francescoaymerich/files/2017/11/PROGETTAZIONE... · Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli) Si progetta la struttura](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022013110/5c671b6409d3f22d638b50d4/html5/thumbnails/5.jpg)
Approccio FAIL-SAFESi utilizzano "sottostrutture" ridondanti o meccanismi di arresto della cricca in modo che la rottura di un singolo componente della struttura non conduca al collasso finale.
![Page 6: PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FATICA - Home - …people.unica.it/francescoaymerich/files/2017/11/PROGETTAZIONE... · Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli) Si progetta la struttura](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022013110/5c671b6409d3f22d638b50d4/html5/thumbnails/6.jpg)
Approccio FAIL-SAFESi utilizzano "sottostrutture" ridondanti o meeccanismi di arresto della cricca in modo che la rottura di un singolo componente della struttura non conduca al collasso finale.
CRICCA
PELLE (Skin) LONGHERONE (Stringer)
La cricca si arresta quandoarriva al longherone
![Page 7: PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FATICA - Home - …people.unica.it/francescoaymerich/files/2017/11/PROGETTAZIONE... · Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli) Si progetta la struttura](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022013110/5c671b6409d3f22d638b50d4/html5/thumbnails/7.jpg)
Approccio DAMAGE TOLERANCE
IPOTESI• Si assume che il danneggiamento (difetto, cricca) possa esistere in ogni
elemento strutturale della struttura
• Generalmente si assume che il danno sia disposto nella configurazione(p.e. orientamento) più critica e nella zona soggetta agli sforzi piùelevate
OBIETTIVO• La progettazione deve verificare che il danno assunto inizialmente non
cresca oltre un valore prefissato per un periodo di servizio predefinito.
• La struttura deve inoltre mantenere un livello minimo di resistenzaresidua fino al termine del periodo di servizio.
![Page 8: PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FATICA - Home - …people.unica.it/francescoaymerich/files/2017/11/PROGETTAZIONE... · Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli) Si progetta la struttura](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022013110/5c671b6409d3f22d638b50d4/html5/thumbnails/8.jpg)
Approccio DAMAGE TOLERANCE
Legato agli (eventuali) intervalli di ispezione
c
![Page 9: PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FATICA - Home - …people.unica.it/francescoaymerich/files/2017/11/PROGETTAZIONE... · Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli) Si progetta la struttura](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022013110/5c671b6409d3f22d638b50d4/html5/thumbnails/9.jpg)
Approccio DAMAGE TOLERANCE
La resistenza residua (residual strength) è legata alla dimensione del danno (damage or crack size)
Legato agli (eventuali) intervalli di ispezione
c
![Page 10: PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FATICA - Home - …people.unica.it/francescoaymerich/files/2017/11/PROGETTAZIONE... · Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli) Si progetta la struttura](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022013110/5c671b6409d3f22d638b50d4/html5/thumbnails/10.jpg)
Approccio DAMAGE TOLERANCE
ESEMPI DI INTERVALLI DI ISPEZIONECAMPO AERONAUTICO (SPECIFICHE MILITARI)
![Page 11: PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FATICA - Home - …people.unica.it/francescoaymerich/files/2017/11/PROGETTAZIONE... · Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli) Si progetta la struttura](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022013110/5c671b6409d3f22d638b50d4/html5/thumbnails/11.jpg)
COMPONENTI SAFE LIFE o FAIL-SAFE
FAIL-SAFE Slow crack growth
COLLEGAMENTO A PERNO (FORCELLA-TIRANTE)
![Page 12: PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FATICA - Home - …people.unica.it/francescoaymerich/files/2017/11/PROGETTAZIONE... · Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli) Si progetta la struttura](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022013110/5c671b6409d3f22d638b50d4/html5/thumbnails/12.jpg)
COMPONENTI SAFE LIFE o FAIL-SAFE
FAIL-SAFE
CONNESSIONE FUSOLIERA - ALA
FAIL-SAFE
![Page 13: PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FATICA - Home - …people.unica.it/francescoaymerich/files/2017/11/PROGETTAZIONE... · Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli) Si progetta la struttura](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022013110/5c671b6409d3f22d638b50d4/html5/thumbnails/13.jpg)
PROGETTAZIONE SLOW CRACK GROWTH
Richiede la assunzione di una cricca/difetto iniziale
![Page 14: PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FATICA - Home - …people.unica.it/francescoaymerich/files/2017/11/PROGETTAZIONE... · Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli) Si progetta la struttura](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022013110/5c671b6409d3f22d638b50d4/html5/thumbnails/14.jpg)
I. Introdotto durante le fasi di produzione o lavorazioni meccaniche: Porosità, inclusioni, difetti di getto, laminazione o saldatura Indentazioni, lacerazioni, graffiature locali, rugosità superficiali
DANNEGGIAMENTO INIZIALE
![Page 15: PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FATICA - Home - …people.unica.it/francescoaymerich/files/2017/11/PROGETTAZIONE... · Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli) Si progetta la struttura](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022013110/5c671b6409d3f22d638b50d4/html5/thumbnails/15.jpg)
II. Introdotto durante le fasi di assemblaggio: Cricche o deformazioni da forzamenti Urti e impatti da movimentazioni, tool drops
DANNEGGIAMENTO INIZIALE
![Page 16: PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FATICA - Home - …people.unica.it/francescoaymerich/files/2017/11/PROGETTAZIONE... · Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli) Si progetta la struttura](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022013110/5c671b6409d3f22d638b50d4/html5/thumbnails/16.jpg)
III. Introdotto durante il servizio: Usura, corrosione Nucleazione di cricche da fatica FOD (Foreign Object Damage): grandine, impatti
accidentali (bird strikes/detriti in pista/ scoppio motore, operazioni di carico/scarico)
DANNEGGIAMENTO INIZIALE
![Page 17: PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FATICA - Home - …people.unica.it/francescoaymerich/files/2017/11/PROGETTAZIONE... · Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli) Si progetta la struttura](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022013110/5c671b6409d3f22d638b50d4/html5/thumbnails/17.jpg)
Si ipotizza che la struttura o il componente contenga difetti aventi ladimensione del difetto più piccolo individuabile con i metodi diispezione/controllo utilizzati nella linea di produzione (o nelle successiveispezioni).
Possibili assunzioni (sulla base di dati di ispezione disponibili) sono le seguenti
(JSSG: JOINT SERVICE SPECIFICATION GUIDE, DOD, 2006)
IPOTESI SUL DANNO INIZIALE DI PROGETTO
![Page 18: PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FATICA - Home - …people.unica.it/francescoaymerich/files/2017/11/PROGETTAZIONE... · Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli) Si progetta la struttura](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022013110/5c671b6409d3f22d638b50d4/html5/thumbnails/18.jpg)
IPOTESI SUL DANNO INIZIALE DI PROGETTO
![Page 19: PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FATICA - Home - …people.unica.it/francescoaymerich/files/2017/11/PROGETTAZIONE... · Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli) Si progetta la struttura](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022013110/5c671b6409d3f22d638b50d4/html5/thumbnails/19.jpg)
Limiti di sensibilità (approssimati) di tecniche NDT
![Page 20: PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FATICA - Home - …people.unica.it/francescoaymerich/files/2017/11/PROGETTAZIONE... · Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli) Si progetta la struttura](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022013110/5c671b6409d3f22d638b50d4/html5/thumbnails/20.jpg)
ESEMPIO DI PROGRESSIONE DEL DANNO
GIUNZIONE RIVETTATATRA TRAVERSA (STRINGER) E PELLE (SKIN)
![Page 21: PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FATICA - Home - …people.unica.it/francescoaymerich/files/2017/11/PROGETTAZIONE... · Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli) Si progetta la struttura](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022013110/5c671b6409d3f22d638b50d4/html5/thumbnails/21.jpg)
Propagazione per fatica di una criccaal bordo di un foro
LINEE DI SPIAGGIA(Beach marks)
![Page 22: PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FATICA - Home - …people.unica.it/francescoaymerich/files/2017/11/PROGETTAZIONE... · Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli) Si progetta la struttura](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022013110/5c671b6409d3f22d638b50d4/html5/thumbnails/22.jpg)
Propagazione per fatica di cricche al bordo dei finestrini (aerei De Havilland Comet)
![Page 23: PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FATICA - Home - …people.unica.it/francescoaymerich/files/2017/11/PROGETTAZIONE... · Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli) Si progetta la struttura](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022013110/5c671b6409d3f22d638b50d4/html5/thumbnails/23.jpg)
Propagazione per fatica di cricche al bordo dei finestrini (aerei De Havilland Comet)
![Page 24: PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FATICA - Home - …people.unica.it/francescoaymerich/files/2017/11/PROGETTAZIONE... · Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli) Si progetta la struttura](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022013110/5c671b6409d3f22d638b50d4/html5/thumbnails/24.jpg)
Propagazione per fatica di cricche al bordo dei finestrini (aerei De Havilland Comet)
![Page 25: PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FATICA - Home - …people.unica.it/francescoaymerich/files/2017/11/PROGETTAZIONE... · Progettazione a vita infinita (107 - 108 cicli) Si progetta la struttura](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022013110/5c671b6409d3f22d638b50d4/html5/thumbnails/25.jpg)
Problema:Viene ipotizzata una cricca nel componente secondo un worst case scenario in termini di carico, geometria del componente e dimensione e localizzazione della cricca
Dati di input per l'analisi:Geometria della cricca e del componenteMateriale del componenteTipo di carico e relativo spettro
Risultati dell'analisi:Velocità di crescita della cricca e vita residuaCondizioni che provocano la rottura (carichi e dimensioni della cricca) Carichi massimi ammissibili che consentono di ottenere una predeterminata vitaIntervalli temporali di ispezione richiesti per un servizio "sicuro"
PASSI OPERATIVI PER PROGETTAZIONE DAMAGE TOLERANCE