Issue 9

G. Meneghetti, Frattura ed Integrità Strutturale, 9 (2009) 85 - 94; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.09.09 90 range di tensione nominale. I risultati sono riportati in Fig. 6 e 7 per i giunti in acciaio e in lega leggera, rispettivamente. Le bande di dispersione riportate si riferiscono a probabilità di sopravvivenza del 97.7% e il parametro T  che ne quantifica l’ampiezza risulta confrontabile con i valori trovati in termini di N-SIF [3] . Considerando ulteriormente i giunti in acciaio e calcolando il parametro T  per probabilità di sopravvivenza del 10% e 90% si trova 1.51 in ottimo accordo con il valore di 1.50 relativo alla banda unificata proposta da Haibach [14] . Pertanto è possibile concludere che le bande riportate nelle Fig. 6 e 7 s i possono ritenere bande unificate per la progettazione a fatica di giunti saldati d’angolo in acciaio da costruzione e lega leggera, rispettivamente, senza trattamenti post-saldatura e per rotture innescate a piede cordone. A PPLICAZIONE DEL METODO DELLA TENSIONE DI PICCO A GIUNTI COMPLESSI e curve di resistenza a fatica riportate nelle Fig. 6 e 7 sono state utilizzate per stimare la resistenza a fatica di giunti saldati d’angolo aventi geometria complessa presenti in letteratura. Le Tab. 1 e 2 r iportano le geometrie di giunto analizzate per acciai e leghe leggere, rispettivamente, mentre per i dettagli riguardo ai materiali e ai riferimenti ai lavori originali si rimanda a [15]. Le geometrie dei giunti sono del tipo con irrigidimento longitudinale, single-lap o tubolare come riportato nelle Tab. 1 e 2. Per quanto riguarda i giunti in acciaio, i materiali impiegati sono acciai da costruzione con tensione di snervamento compresa fra 309 e 780 MPa, gli spessori variabili fra 3 e 12.5 mm, mentre il rapporto di ciclo è compreso fra 0 e 0.7. Per quanto riguarda i giunti in lega leggera, i materiali impiegati sono leghe della serie 5000 e 6000 aventi tensione di snervamento compresa fra 245 e 290 MPa, gli spessori sono variabili fra 3 e 12 mm, mentre il rapporto di ciclo è compreso è prossimo a zero. Le analisi agli elementi finiti dei giunti bidimensionali, come ad esempio i giunti single-lap, sono state condotte utilizzando la mesh riportata in Figura 5, mentre per calcolare la tensione di picco nel caso di giunti tubolari è stata utilizzata la procedura a due step dettagliata in [15, 16] e riassunta dalla Fig. 8. Nel primo step di analisi è stato definito un modello ad elementi shell ( modello principale ). Nel secondo step di analisi si è immaginato di fare una sezione longitudinale del giunto reale in corrispondenza del punto di innesco della rottura a fatica del giunto con un piano che nel caso di Fig. 8 stacca sulla superficie del modello principale le due linee spesse. Si ottiene così il sottomodello riportato in Fig. 8 che riproduce lo spessore degli elementi saldati e il profilo a V a spigolo vivo del piede del cordone. I risultati dell’analisi sul modello principale, a cui sono applicate le condizioni al contorno, sono trasferiti al sottomodello imponendo una condizione di congruenza, ovvero gli spostamenti calcolati lungo le linee spesse del modello principale vengono imposti alle corrispondenti linee spesse del sottomodello. Questa operazione è effettuata automaticamente in ambiente Ansys utilizzando il comando ‘shell-to-solid’ submodeling. Le Fig. 9 e 10 riportano il confronto fra i risultati sperimentali e le curve di progetto riportate nelle Fig. 6 e 7, rispettivamente, per i giunti in acciaio e in lega leggera. Dal confronto si nota la validità delle curve di progetto, fatta eccezione per i giunti di più piccolo spessore, che meritano ulteriori approfondimenti [15]. Nelle strutture reali i percorsi di propagazione possono essere multipli oppure particolarmente lunghi, in modo tale da rendere significativa la quota parte di vita a fatica spesa per la propagazione di cricche al di fuori del piccolo volume di materiale in cui lo stato di tensione è controllato dagli N-SIFs. In questi casi le curve di progetto riportate nelle Figure 6 e 7 vanno utilizzate per stimare la vita fatica a innesco, mentre per la fase di propagazione è valido il classico approccio basato sulla Meccanica della Frattura Lineare Elastica. Si ritiene infine che utilizzando il metodo della tensione di picco unitamente alla procedura di calcolo descritta, l’approccio N-SIF per la progettazione a fatica dei giunti saldati possa essere implementato in un contesto industriale. C ONCLUSIONI l metodo della tensione di picco (PSM) è stato applicato all’analisi della resistenza a fatica di giunti saldati d’angolo in acciaio e in lega leggera senza trattamenti post-saldatura con rottura al piede del cordone di saldatura. Il metodo proposto è un’applicazione ingegneristica dell’approccio locale basato sugli N-SIF, che assimila il profilo geometrico del piede del cordone di saldatura ad un intaglio a V a spigolo vivo con angolo di apertura tipicamente pari a 135°. Il metodo della tensione di picco utilizza come tensione di progetto la tensione di picco singolare calcolata al piede cordone con un’analisi agli elementi in cui la dimensione degli elementi sia prefissata, pari a 1 mm in questo lavoro. La tecnica di analisi è presentata nelle Figure 5 e 8 per giunti aventi geometria riconducibile a modelli bidimensionali e tridimensionali, rispettivamente. Le curve di resistenza a fatica da utilizzare per le verifiche sono riportate nelle Figure 6 e 7, rispettivamente, per giunti in acciaio e in lega leggera. L I