PROVA PROVA DIDITRAZIONETRAZIONE (UNI EN ISO …...• “scienza e ingegneria dei materiali. una...
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PROVA PROVA DIDI TRAZIONETRAZIONE
(UNI EN ISO 6892(UNI EN ISO 6892--1)1)
ING. FABBRETTI FLORIANO
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INDICEINDICE• TENSIONE INTERNA E DEFORMAZIONE
• PROVA DI TRAZIONE E NOMATIVA
• DIAGRAMMA SFORZO-DEFORMAZIONE
• RISULTATI DELLA PROVA
• DEFORMAZIONI REALI, ELASTICITA’, TENACITA’
• TIPOLOGIE DI ROTTURA
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PROPRIETA’ MECCANICHEPROPRIETA’ MECCANICHE
SONO QUELLE RIGUARDANTI LA RESISTENZA
ALLE SOLLECITAZIONI ESTERNE AGENTI SUL
CORPO → LA MISURA DI QUESTE PROPRIETÀ
SI ESEGUE MEDIANTE PROVE DA CUI SI
DETERMINANO VALORI NUMERICI
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TIPOLOGIATIPOLOGIASI SUDDIVIDONO, A SECONDA DELLA VARIAZIONE DEL
CARICO NEL TEMPO, IN:
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MA…MA… QUALE PROVA FACCIO?QUALE PROVA FACCIO?
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MA…MA… QUALE PROVA FACCIO?QUALE PROVA FACCIO?
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PROVE STATICHEPROVE STATICHE
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TENSIONE INTERNATENSIONE INTERNA
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• NORMALE (INGEGNERISTICA):
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TENSIONE INTERNATENSIONE INTERNA
SF=σ t [N/mm2]
CARICO UNITARIOCARICO UNITARIO
E’ DATO DAL RAPPORTO TRA IL VALORE
DELLA FORZA AGENTE ISTANTANEAMENTE
SULLA PROVETTA ED IL VALORE DELLA
SEZIONE INIZIALE:
[N/mm2]
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oS
F=R
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TENSIONE INTERNATENSIONE INTERNA
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• TANGENZIALE
SF= sτ [N/mm2]
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DEFORMAZIONEDEFORMAZIONE
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• LONGITUDINALE (INGEGNERISTICA):
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DEFORMAZIONEDEFORMAZIONE
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• TANGENZIALE:
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LEGAME TENSIONELEGAME TENSIONE--DEFORMAZIONEDEFORMAZIONE
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CONSIDERANDO LA TENSIONE E LA
DEFORMAZIONE LONGITUDINALI IL LORO
LEGAME E’ DATO DALLA RELAZIONE:
σ = E εεεε
PER QUEL CHE RIGUARDA LE GRANDEZZE
TANGENZIALI LA RELAZIONE E’:
ττττ = G γγγγ
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LEGAME TRA MODULI ELASTICILEGAME TRA MODULI ELASTICI
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PROVA PROVA DIDI TRAZIONETRAZIONE
È LA PIÙ IMPORTANTE TRA LE PROVE
MECCANICHE DISTRUTTIVE (PREVEDONO LA
ROTTURA DEL PEZZO) → SI POSSONO
RICAVARE UNA GRANDE QUANTITÀ DI
INFORMAZIONI SUL MATERIALE ESAMINATO
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CONSISTE NEL SOTTOPORRE UNA PROVETTA
DEL MATERIALE IN ESAME AD UNO SFORZO
ASSIALE GRADUALMENTE CRESCENTE FINO A
PROVOCARNE LA ROTTURA → DURANTE LA
PROVA IL MATERIALE SUBISCE UN
ALLUNGAMENTO ED UNA DIMINUZIONE DEL SUO
DIAMETRO (STRIZIONE)
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PROVA PROVA DIDI TRAZIONETRAZIONE
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LA PROVA DI TRAZIONE SUI MATERIALI
METALLICI (ACCIAI, GHISE…) SI ESEGUE SU
PROVETTE DI FORMA E DIMENSIONI
PRESTABILITE, RICAVATE DA UNA PORZIONE
DEL PEZZO O DEL PRODOTTO CHE SI VUOLE
COLLAUDARE
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PROVA PROVA DIDI TRAZIONETRAZIONE
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SELEZIONE DEL CAMPIONESELEZIONE DEL CAMPIONE
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�� CAMPIONE RAPPRESEN-
TATIVO DEL MANUFATTO.
� IL PRELIEVO NON DEVE
ALTERARE IL MATERIALE
ORIGINARIO.
� PRELEVARE PIU’ CAM-
PIONI DALLO STESSO
PEZZO.ING. FABBRETTI FLORIANO
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MACCHINA MACCHINA DIDI TRAZIONETRAZIONE
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PARTI PRINCIPALIPARTI PRINCIPALI
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Estensimetro
PERIFERICHE
CENTRALINA IDRAULICA
Trasduttore LVDT
Servovalvola
Attuatore
Cella di carico
Provino
SCHEMA DELL'IMPIANTO IN CIRCUITO CHIUSO
INGRESSO - Generatore di funzione - Tastiera - Ingresso di segnale esterno
CONTROLLO - LD – forza - PN – posizione - ST - deformazione
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PROVETTA PROVETTA DIDI TRAZIONE PER ACCIAIOTRAZIONE PER ACCIAIO
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PARAMETRI GEOMETRICIPARAMETRI GEOMETRICI
LE NORME IMPONGONO DEI LIMITI DAL PUNTO
DI VISTA DIMENSIONALE:
• d0 = 10 mm (COMUNQUE > 4 mm)
• L0 = K
• LC = (L0 + d0/2) ÷ (L0 + 2 d0)
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0S
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PARAMETRI GEOMETRICIPARAMETRI GEOMETRICI
PER SEZIONI CIRCOLARI SI HA:
(N.C.)
(N.L.)
PER SEZIONI RETTANGOLARI SI HA:
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o
20
oo d 5 4
dπ5,65S5,65=L =×=
00oo b a5,65S5,65=L =
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o
20
oo d 10 4
dπ11,3S11,3=L =×=
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PROVETTE PER L’ACCIAIOPROVETTE PER L’ACCIAIO
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Lc
Lo
d0
Lc
Lo
d0
Lc
Lo
Lc
L0
d0 a0
b0
Provetta cilindrica normale Provetta cilindrica con teste filettate
Provetta cilindrica con teste d'appoggio Provetta a sezione rettangolare con teste semplici
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PROVETTE PER LA GHISAPROVETTE PER LA GHISA
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R25
30 30
M 26
Φ2065 65
Φ20
Φ23
min minmin min
provetta A con teste filettate provetta A con teste liscie
R25
30 30Φ20
min min 65 65
Φ 20
Φ23
min min
provetta B con teste filettate provetta B con teste liscie
M 26 6060
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ESECUZIONE DELLA PROVAESECUZIONE DELLA PROVA
DURANTE LA PROVA VIENE TRACCIATO IL
DIAGRAMMA CARATTERISTICO DELLA PROVA
STESSA → SU DI ESSO SONO RIPORTATI IN
ASCISSE (ASSE X) LE DEFORMAZIONI
PRODOTTE ED IN ORDINTATE (ASSE Y) I
CARICHI CHE AGISCONO SULLA PROVETTA
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VARIAZIONE DIMENSIONALEVARIAZIONE DIMENSIONALE
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DIAGRAMMA CARICHIDIAGRAMMA CARICHI--ALLUNGAMENTIALLUNGAMENTI
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CAMPO ELASTICOCAMPO ELASTICOE’ IL TRATTO INIZIALE DELLA CURVA SFORZO-
DEFORMAZIONE → LA DEFORMAZIONE PRODOTTA
E’ DISTRIBUITA UNIFORMEMENTE SU TUTTA LA
PROVETTA ED E’ COMPLETAMENTE REVERSIBILE
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CAMPO ELASTICOCAMPO ELASTICO
NEL CASO DI DEFORMAZIONE ELASTICA
LINEARE L’ANDAMENTO DEL TRATTO ELASTICO
E’ DESCRITTO DALLA LEGGE DI HOOKE:
σ = E εεεε
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CAMPO ELASTICOCAMPO ELASTICO--PLASTICOPLASTICO
AL CRESCERE DELLO SFORZO CRESCONO
ANCHE LE DEFORMAZIONI → NASCONO
DEFORMAZIONI DI TIPO PERMANENTE →
SNERVAMENTO → QUANDO IL CARICO VIENE
ELIMINATO LA DEFORMAZIONE NON SI
ANNULLA COMPLETAMENTE
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CAMPO ELASTICOCAMPO ELASTICO--PLASTICOPLASTICO
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IL VALORE DELLO SNERVAMENTO SPESSO
VIENE UTILIZZATO COME DATO DI PROGETTO
AL FINE DI LIMITARE LA DEFORMAZIONE DEL
MATERIALE → QUANDO CIÒ NON È POSSIBILE
SI SOSTITUISCE A TALE VALORE IL CARICO DI
SCOSTAMENTO DALLA PROPORZIONALITÀ
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CAMPO ELASTICOCAMPO ELASTICO--PLASTICOPLASTICO
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CAMPO PLASTICOCAMPO PLASTICO
A PARTIRE DALLO SNERVAMENTO SI HANNO
DELLE DEFORMAZIONI DI ENTITA’ MOLTO
MAGGIORE RISPETTO A QUELLE ELASTICHE
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CAMPO PLASTICOCAMPO PLASTICONEL PUNTO MASSIMO DEL GRAFICO HA INIZIO IL
FENOMENO DELLA STRIZIONE→ TUTTA LA
DEFORMAZIONE SI CONCENTRA IN UN BREVE
TRATTO DELLA PROVETTA
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SI PASSA DA UNO STATO DI TENSIONE
MONOASSIALE AD UNO TRIASSIALE→ IL
DIAMETRO DELLA PROVETTA CALA IN
CORRISPONDENZA DELLA SEZIONE DI MASSIMA
CONTRAZIONE → SEZIONE RESISTENTE
CRITICA
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CAMPO PLASTICOCAMPO PLASTICO
GRANDEZZE CALCOLATEGRANDEZZE CALCOLATE
LA PROVA DI TRAZIONE HA COME OBIETTIVO
QUELLO DI DETERMINARE UN INSIEME DI
GRANDEZZE RELATIVE ALLA RESISTENZA,
ALLA DEFORMABILITÀ ED ALL’ELASTICITÀ DEI
MATERIALI
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• SFORZO DI SNERVAMENTO
• SFORZO MASSIMO O DI ROTTURA
• ALLUNGAMENTO %
• STRIZIONE %
• MODULO DI YOUNG
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MISURA DI RIGIDEZZA
MISURE DELLA
RESISTENZA
MECCANICA
MISURA DI DUTTILITA’
GRANDEZZE CALCOLATEGRANDEZZE CALCOLATE
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• SFORZO AL LIMITE DI PROPORZIONALITA’
• SFORZO AL LIMITE DI ELASTICITÀ
• CARICO UNITARIO ULTIMO
• COEFFICIENTE DI POISSON
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GRANDEZZE NON CALCOLATEGRANDEZZE NON CALCOLATE
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SFORZO SFORZO DIDI SNERVAMENTOSNERVAMENTO
SUPERIORESUPERIORE
PRIMO MASSIMO
OTTENUTO NEL CORSO
DELLO SNERVAMENTO
(PUÒ RISULTARE ANCHE
MINORE DI ALTRI
MASSIMI OSSERVABILI)
INFERIOREINFERIORE
VALORE PIÙ BASSO DEL
CARICO DURANTE LA
DEFORMAZIONE
PLASTICA, SENZA TENER
CONTO DEGLI EFFETTI
TRANSITORI INIZIALI
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SFORZO SFORZO DIDI SNERVAMENTOSNERVAMENTO
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SFORZO SFORZO DIDI SNERVAMENTOSNERVAMENTO
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SFORZO MASSIMO SFORZO MASSIMO –– DIDI ROTTURAROTTURA
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ALLUNGAMENTO % A ROTTURAALLUNGAMENTO % A ROTTURA
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ALLUNGAMENTO % A ROTTURAALLUNGAMENTO % A ROTTURA
L'ALLUNGAMENTO PERCENTUALE DOPO
ROTTURA È L'INDICE DI MAGGIOR EFFICACIA
PER ESPRIMERE LA DEFORMABILITÀ DEL
MATERIALE; ESSO DIPENDE DA:
• PROPRIETÀ INTRINSECHE DELLA MATERIA
(COMPOSIZIONE CHIMICA, DIMENSIONI DEI
CRISTALLI ECC…)
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ALLUNGAMENTO % A ROTTURAALLUNGAMENTO % A ROTTURA
• DIMENSIONI DELLA PROVETTA: A PARITÀ DI
DIAMETRO, LE PROVETTE CORTE SI ALLUNGANO
PIU’ DI QUELLE LUNGHE (L’ALLUNGAMENTO
NELLA ZONA DI STRIZIONE E’ PIÙ INFLUENTE)
• POSIZIONE DI ROTTURA: SE LA ROTTURA NON E’
CENTRALE, L'ALLUNGAMENTO PERCENTUALE
DIMINUISCE.
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ALLUNGAMENTO % A ROTTURAALLUNGAMENTO % A ROTTURA
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ALLUNGAMENTO % A ROTTURAALLUNGAMENTO % A ROTTURA
LE NORME STABILISCONO CHE, PER PROVETTE
CON n = 5, LA PROVA NON È VALIDA SE LA
ROTTURA DISTA MENO DI 1/3 L0 DA UNO DEGLI
ESTREMI → SE LA ROTTURA AVVIENE DENTRO
L0 MA FUORI DAI LIMITI SOPRA SPECIFICATI È
POSSIBILE ESEGUIRE UNA CORREZIONE
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CORREZIONE ALLUNGAMENTOCORREZIONE ALLUNGAMENTO
SI DIVIDE IL TRATTO L0 IN N ≥≥≥≥ 10 PARTI
UGUALI → SIA n IL NUMERO MASSIMO DI
TRATTI CHE CONTENGONO LA SEZIONE
ROTTA (TRATTO AB). LA DIFFERENZA N – n
PUÒ ESSERE PARI O DISPARI
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(N (N –– nn) PARI) PARI
SI MISURA IL SEGMENTO BC E SI CALCOLA A%
CON LA FORMULA:
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o
o
L
L-2BC+AB100=A%
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(N (N –– nn) PARI) PARI
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(N (N –– nn) DISPARI) DISPARI
SI MISURANO LE DISTANZE BC’ E BC’’ E SI
CALCOLA A% CON LA FORMULA:
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o
o
L
BC'+BC"-L+AB100=A%
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(N (N –– nn) DISPARI) DISPARI
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COEFFICIENTE % COEFFICIENTE % DIDI STRIZIONESTRIZIONE
È DEFINITO DALLA VARIAZIONE % DELLA
SEZIONE DI ROTTURA Su RISPETTO ALLA
SEZIONE INIZIALE S0:
NEL CASO DI PROVETTE CILINDRICHE SI HA:
55
o
uo
S
S-S100=Z
20
2u
20
d
d-d100=Z
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MODULO MODULO DIDI YOUNGYOUNGDALLA LEGGE DI HOOKE IL MODULO ELASTICO
PUÒ ESSERE DETERMINATO DA:
NEL CASO DI LEGHE CON RETICOLO C.F.C. LA
CURVA DI TRAZIONE SI DISCOSTA DALLA
RETTILINEITÀ ANCHE PER PICCOLISSIME
TENSIONI, QUINDI SI HA:
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ε
σ=E
tg βε
σlim=E
0ε=
→
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MODULO MODULO DIDI YOUNGYOUNG
RICORDANDO ANCHE:
SI HA:
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unitario) (carico R=S
F
S
F=σ
L
∆L=ε
oo
≡
∆LS
LF=E
o
o
××
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MODULO MODULO DIDI YOUNGYOUNG
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ESEMPI COMPARATIVIESEMPI COMPARATIVI
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VALORI COMPARATIVIVALORI COMPARATIVI
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GRAFICO REALE E FITTIZIOGRAFICO REALE E FITTIZIO
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OSSERVAZIONEOSSERVAZIONEDURANTE LA DEFORMAZIONE AVVENGONO DUE
FENOMENI OPPOSTI:
1. INCRUDIMENTO DEL MATERIALE ⇒
RAFFORZAMENTO
2. RIDUZIONE DELLA SEZIONE RESISTENTE ⇒
INDEBOLIMENTO
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VARIAZIONE DIMENSIONALEVARIAZIONE DIMENSIONALE
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OSSERVAZIONEOSSERVAZIONE
NEL CAMPO ELASTO-PLASTICO PREVALE
L’EFFETTO DI RAFFORZAMENTO PER
INCRUDIMENTO MENTRE NEL TRATTO PLASTICO
PREVALE L’EFFETTO DI INDEBOLIMENTO PER
RIDUZIONE DELLA SEZIONE RESISTENTE ⇒
INSTABILITÀ ALLA TENSIONE
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ESEMPI COMPARATIVIESEMPI COMPARATIVI
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GRAFICO CON VARIAZIONE GRAFICO CON VARIAZIONE DIDI CC
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GRAFICO CON VARIAZIONE GRAFICO CON VARIAZIONE DIDI TT
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CONFRONTO TENACECONFRONTO TENACE--DUTTILEDUTTILE
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CONFRONTO TENACECONFRONTO TENACE--DUTTILEDUTTILE
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TRAZIONE SU POLIMERITRAZIONE SU POLIMERI
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CONSIDERAZIONICONSIDERAZIONI
• PER IL PROGETTISTA Rm HA UN VALORE IMPOR-
TANTE, MA LO SNERVAMENTO LO È ANCORA DI
PIÙ → IN ESERCIZIO NON SI DEVE AVERE NESSUN
TIPO DI DEFORMZIONE PERMANENTE
• PER IL TECNOLOGO A% E Z% RAPPRESENTANO
DEGLI INDICI DI DEFORMABILITÀ PLASTICA DEL
MATERIALE
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BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA• “SCIENZA E INGEGNERIA DEI MATERIALI. UNA
INTRODUZIONE”; W.D.CALLISTER Jr – ED EDISES
• “METALLURGIA” VOL.3; G.M. PAOLUCCI – ED
LIBRERIA PROGETTO, PADOVA
• “I CRITERI DI SCELTA E DI TRATTAMENTO DEGLI
ACCIAI DA COSTRUZIONE E DA UTENSILI”; VOL.1
CIBALDI CESARE – AQM
• NORME UNI72ING. FABBRETTI FLORIANO