Issue 11

L. Giudici et alii, Frattura ed Integrità Strutturale, 11 (2009) 21-35 ; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.11.03 22 P ROVE SPERIMENTALI DI IMPATTO BALISTICO Descrizione dell’albero entre diversi esperimenti di impatto sono stati condotti su lastre di vari materiali e spessori, sono pochi gli studi pubblicati riguardanti tubi metallici. In [1] e [2] è contenuta una descrizione dettagliata di una vasta gamma di impatti, e sono enunciati alcuni concetti fondamentali di balistica utili alla comprensione del fenomeno. L’albero di trasmissione oggetto di studio è costituito da un tubo cilindrico cavo a parete sottile ai cui estremi sono presenti due flangie atte a consentirne il montaggio. Le flange sono saldate mediante tecnologia TIG ( Tungsten Inert Gas ). Il componente è realizzato in lega di alluminio 6061 T6, largamente impiegata nel settore aeronautico, in quanto risulta avere ottime prestazioni in termini di saldabilità, resistenza a corrosione, e caratteristiche meccaniche (vedere Tab. 1). Il disegno dell’albero completo di flangie è rappresentato in Fig. 1. Tabella 1 : Proprietà meccaniche della lega Al 6061-T6. Figura 1 : Geometria dell’albero di trasmissione oggetto di studio. Condizioni di impatto I parametri che concorrono alla definizione delle condizioni di impatto, escludendo la velocità del proiettile legata alle caratteristiche dell’arma da fuoco e del proiettile utilizzati, si riducono essenzialmente ad angolo di impatto e all’offset del proiettile, indicati in Fig. 2. Trascurando il caso di impatto con imbardata, l’angolo di impatto rappresenta l’angolo formato dalla traiettoria del proiettile con la retta normale all’asse del bersaglio. Con offset si intende invece la distanza fra l’asse del bersaglio e la traiettoria del proiettile. Sulla base di numerose simulazioni ad elementi finiti dell’impatto balistico di un proiettile calibro 7.62 NATO, contro tubi cilindrici cavi, argomento di precedenti studi [3], è stata individuata la condizione più gravosa in termini di danneggiamento. La pericolosità dell’impatto è stata valutata in base alle dimensioni del foro ottenuto ed all’estensione della zona soggetta a sforzi residui, fattori in grado di influenzare rispettivamente la rigidezza dell’albero e la velocità di propagazione delle cricche nucleate sul bordo del foro. Considerando le dimensioni geometriche esatte dell’albero, la condizione peggiore, indicata in Tab. 2, corrisponde al caso di impatto angolato a 45° con superficie del proiettile tangente a quella del cilindro (definito caso critico ): tale condizione origina un singolo foro di forma pressoché ellittica, con asse inclinato di circa 45° e di dimensioni massime. Questa condizione costituisce la tipologia di danneggiamento maggiormente gravosa per un albero di trasmissione sollecitato a torsione. Le simulazioni, condotte variando l’offset del proiettile, hanno mostrato come una riduzione dell’offset rispetto a quello critico provochi la comparsa di due fori distinti di ingresso ed uscita del proiettile; al contrario M E [MPa] Modulo di elasticità longitudinale 70000 ν Coefficiente di Poisson 0.33 ρ [Kg/m 3 ] Massa volumica 2700 σ sn [MPa] Carico unitario di snervamento 289.6 σ R [MPa] Carico unitario di rottura 310