In several industrial sectors, primarly aerospace and defense, mechanical components are frequently subjected to Sine-on-Random (SoR) loading. Such processes are characterized by a marked non-Gaussianity that limits the applicability of conventional spectral methods for fatigue damage estimation. This study critically analyzes the primary frequency-domain strategies currently available,...
The extension of fracture mechanics concepts to the atomic scale raises fundamental questions on the validity of continuum-based parameters. In particular, the J-integral relies on assumptions such as infinitesimal crack advance and scale separation, which become questionable when dealing with discrete atomic systems. This work aims to provide a physically consistent formulation of the...
L’innesco e propagazione di cricche di fatica rappresenta un fenomeno di primaria importanza sia in ambito di prove di meccanica della frattura sia nel monitoraggio strutturale di componenti reali. La misura delle dimensioni della cricca richiede l’impiego di tecniche sperimentali non distruttive, tra cui il metodo del potenziale elettrico in corrente continua. Questo metodo sfrutta la...
Introduction
The Crack Opening Profile (COP) method estimates the stress intensity factor (K) directly from measurements of crack face displacements along the whole crack front, avoiding detailed stress analysis. Previous work showed that Westergaard based COP expressions can recover K for symmetric centre cracked plates in linear elastic materials [1–2]. However, many real components...
The aim of this study is to assess the fatigue life of combustion chamber channels in a liquid-propellant rocket engine (LRE) for aerospace applications. In order to increase the durability and service life of thrust chamber, a reliable and robust strategy for predicting damage mechanisms is required. Within this context, a combination of the Lemaitre-Dufally quasi-brittle damage model and the...
La manifattura additiva (AM) consente la realizzazione di componenti meccanici con geometrie complesse, offrendo vantaggi significativi nelle applicazioni in cui la riduzione del peso costituisce un requisito fondamentale. Tuttavia, le condizioni superficiali e la presenza di difetti interni derivanti dal processo produttivo possono influenzare negativamente il comportamento a fatica, in...
- Obiettivi
Il lavoro propone l’estensione di due recenti contributi sulla competizione intaglio–poro nelle ghise sferoidali EN-GJS-600–3 all’analisi del comportamento a fatica in torsione alternata (R=-1). In stato di sollecitazione assiale è stato dimostrato come l’interazione tra micro-shrinkage porosity e concentrazioni di tensione geometriche possa essere descritta integrando...
I giunti saldati rappresentano spesso gli elementi critici di strutture sottoposte a carichi variabili nel tempo, in quanto le concentrazioni di tensioni, modifiche microstrutturali, tensioni residue e condizioni di carico complesse possono favorire l’insorgenza precoce di cricche di fatica. Sebbene le attuali procedure di progettazione siano efficaci in molti casi pratici, la loro accuratezza...
Di recente è stato proposto un approccio unificato, basato sulla meccanica della frattura e dell’intaglio, per la stima delle soglie di fatica multiassiale di componenti metallici, in grado di tenere conto del diverso effetto di concentrazione delle tensioni dovuto a difetti, cricche e intagli acuti o blandi. Tale approccio deriva dalla ben nota teoria unificata di Atzori, Lazzarin e...
Il metodo della tensione di picco (PSM) è un approccio locale basato sull'analisi a elementi finiti lineare elastica, che si avvale delle tensioni di picco calcolate al piede e alla radice del cordone di saldatura e di curve di progettazione a fatica dedicate per prevedere la durabilità di strutture saldate in acciaio e leghe leggere soggette a carichi multiassiali ad ampiezza costante e...
La progettazione moderna di sistemi meccanici, in particolare nell’industria automotive, tende verso l'adozione di materiali differenti all'interno di una singola struttura, per ottimizzare costi, peso e affidabilità. Una soluzione di recente diffusione è l'impiego di giunti dissimili saldati ad arco, che devono spesso sopportare carichi ciclici multiassiali. Tuttavia, le attuali normative...
La protesi d’anca è attualmente considerata, a livello mondiale, il «gold standard» per il trattamento di alcune patologie articolari, in special modo dell’artrosi severa dell’anca, la cui insorgenza determina il progressivo deterioramento della cartilagine articolare con conseguente dolore acuto per il soggetto e rilevanti limitazioni nella deambulazione. Il suo impianto consiste nella...
Obiettivo
Un aspetto importante relativo all’impiego strutturale di giunzioni adesive è la valutazione della loro integrità sotto carico, in particolare nel caso di fatica. Nel migliore scenario, ciò richiede l’uso di sensori facilmente integrabili nella giunzione e utilizzabili anche in servizio.
Misurare la deformazione, o un parametro equivalente, direttamente all’interno dello strato...
La propagazione della frattura negli elettrodi delle batterie agli ioni di litio rappresenta uno dei meccanismi di degrado responsabili della perdita di performance delle celle, in combinazione con i fenomeni elettrochimici. Essa è causata dalle tensioni meccaniche alternate indotte dall’interazione degli ioni litio con il materiale attivo degli elettrodi, duranti i cicli di carica e scarica...
The use of hybrid joints composed of dissimilar materials presents a promising technological solution for combining the distinct advantages of different materials, enabling the design of components that meet diverse and often conflicting performance requirements. This challenge is particularly relevant in shipbuilding, where structures must be simultaneously strong, corrosion-resistant, and...
Le ruote dentate sono organi di macchine usate per trasmettere potenza tra due alberi rotanti attraverso l’utilizzo di profili coniugati. Allo scopo di aumentare la densità di potenza degli ingranaggi vi è un continuo sviluppo di materiali, trattamenti termici e trattamenti superficiali. Questa continua evoluzione richiede il supporto di campagne sperimentali il cui scopo è quello di valutare...
Questo articolo illustra lo sviluppo di un approccio metodologico innovativo per l'analisi strutturale di componenti impiantistici in ambito nucleare, applicato nello specifico ad un sistema di tubazioni del reattore a fusione ITER. Attraverso una procedura automatizzata in codice Python è stata generata una solida banca dati con dettagliate analisi ad elementi finiti, impiegata per...
Questo lavoro analizza il comportamento a fatica di giunzioni tubolari incollate fibra di carbonio-lega di alluminio, rappresentative del braccio di una sospensione di una vettura Formula SAE, sottoposte a carichi di fatica sia ad ampiezza costante sia variabile.
L’analisi delle tensioni, condotta in regime lineare elastico mediante modelli agli elementi finiti bidimensionali...
As it is well known, notches involve stress concentration and a detrimental effect on fatigue. A locally higher fatigue strength can be observed at the notch root. This phenomenon is commonly regarded as the support effect and is confirmed by many experimental studies, mainly by German and Austrian scholars. From the quantitative point of view, this can be expressed as the ratio between the...
Adhesive bonding has gained in recent years an increased attention in industrial applications since they allow for a higher stiffness and strength with respect to mechanical connections. Concerning fatigue, adhesive bonding offers longer life than conventional joining techniques. However, in real-world applications however, structures are generally subjected to multiaxial, non-proportional...
The application of additive manufacturing in aerospace components is closely connected to the ability of assessing the process anomalies effect on fatigue performance. In this sense, using non-destructive inspections, process induced flaws can be characterized and employed in fatigue life estimates of parts considering their service lives. X-ray computed tomography proves particularly...
Il Peak Stress Method è un approccio per la stima della vita a fatica di strutture saldate, basato su analisi agli elementi finiti con mesh rade per la stima rapida dei ‘Notch Stress Intensity Factors’ (NSIFs). In lavori precedenti, il metodo è stato esteso dal caso di carichi ad ampiezza costante (CA) a casi ad ampiezza variabile (VA), combinandolo con la regola lineare di accumulo del danno...
Introduction
The concepts of stress intensity factor (K) and a material’s fracture toughness form the foundation of Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM): they provide a quantitative assessment of crack propagation risk. Most literature methods for calculating K rely on stress analysis or strain energy estimates [1], which, despite their accuracy, often demand complex calculations...
L'approccio più comunemente utilizzato per la previsione di vita a fatica ad alto ed altissimo numero di cicli è storicamente di tipo fenomenologico basato sulla semplice analisi dei dati a rottura o sull'evoluzione dell'energia dissipata. Nel regime di fatica ad altissimo numero di cicli (VHCF, N > 10⁷) i modelli energetici macroscopici perdono potere predittivo ed il cedimento avviene per...
Lightweight titanium aluminide intermetallic alloys have become increasingly important to improve structural efficiency and reduce fuel consumption and carbon emissions in newly developed gas turbine engines. To enable reliable component design, consistent mechanical properties meeting stringent requirements are essential. In recent years, additive manufacturing has been successfully applied...
Powder bed fusion laser based (PBF-LB) manufacturing of aluminium alloys is increasingly adopted in aerospace and space applications due to its design flexibility, versatility and high mechanical performance. However, the presence of intrinsic manufacturing defects remains a critical issue for the fatigue behaviour and certification of safety-critical components. A different crack growth...
Obiettivi
Nelle applicazioni industriali, il monitoraggio continuo di mezzi e componenti in esercizio è a volte limitato da vincoli di trasferimento dati o da interruzioni temporanee delle acquisizioni, rendendo necessario operare con segnali di carico sottocampionati o incompleti. Questo lavoro propone un framework computazionale per la ricostruzione di storie di carico e la conseguente...
Geometrical discontinuities in mechanical components govern fatigue performance through stress concentrations and steep stress gradients. Classical point-based approaches are not fully consistent in capturing the full range of notch geometries, leading to the conventional distinction between blunt and sharp notches treated as separate cases. The averaged Strain Energy Density (SED) approach...
In recent years, data-based models have been employed across various disciplines owing to their ability to reduce time and cost while maintaining high accuracy. However, fully capturing the intricacies of complex phenomena often requires large volumes of data. This limitation motivated the researchers to develop models that respect the physical laws while benefitting from the strengths of the...
Delayed fracture represents a crucial aspect in the design of components made of viscoelastic materials. In such materials, a crack may appear stable under a given load and start propagating only after a finite time, commonly referred to as the 'delay time'. This time is not an intrinsic material property, but depends on the entire loading history, the viscoelastic response, and the energy...
La principale misura progettuale adottata per la riduzione del rischio dei macchinari è la disattivazione dei componenti mobili della macchina per garantire uno "stato di arresto sicuro".
Per i componenti sottoposti a carico gravitazionale lungo l'asse di moto (Gravity Loaded Axis - GLA),deve essere considerata, nella valutazione del rischio, anche la possibile caduta libera in stato...
