Effect of in-mould inoculant composition on microstructure and fatigue behaviour of heavy section ductile iron castings

In this paper, the influence of the in-mould inoculant composition on microstructure and fatigue behaviour of heavy section ductile iron (EN GJS 700-2) castings has been investigated. Axial fatigue tests under nominal load ratio R=0 have been performed on specimens taken from the core of large casting components. Metallographic analyses have been carried out by means of optical microscopy and important microstructural parameters that affect the mechanical properties of the alloy, such as nodule count, nodularity and graphite shape, were measured. Furthermore, Scanning Electron Microscopy was used to investigate the fracture surfaces of the samples in order to identify crack initiation and propagation zones. Cracks initiation sites have been found to be microshrinkages close to specimens\u2019 surface in most cases. It was found that in-mould inoculant composition strongly influences the alloy microstructure, such as nodule count and shrinkage porosities size, as well as the fatigue resistance of heavy section ductile iron castings

Analisi di alcuni aspetti dell'Ingegneria dell'autoveicolo per una mobilità sostenibile: ambiente, incidentalità e materiali

Sin dai tempi antichi l’uomo, per andare incontro ai suoi bisogni ha avuto la necessità di spostarsi; da questo suo insito bisogno è nato, dunque, il concetto di mobilità, che riguarda non solo lo spostamento di persone da un luogo ad un altro, ma anche lo spostamento di beni di consumo utili alla vita di tutti i giorni, tramite gli odierni mezzi di trasporto. La mobilità in quanto forma di spostamento, ovvero le modalità di trasporto, hanno necessariamente bisogno di energia per poter funzionare. La portata di energia necessaria alla mobilità è ingente, data l’enorme entità di persone, merci ed informazioni che necessitano di spostarsi oggigiorno. Per una mobilità efficiente e veloce è anche necessaria un’energia di grande qualità e fornita con sistemi affidabili. La qualità degli spostamenti e le regole della strada diventano, quindi, dei parametri fondamentali per garantire il benessere e la sicurezza dell’individuo. Inoltre, le misure sempre più restrittive sulla riduzione dell’inquinamento globale e sulla sicurezza alla guida, accompagnate dalla necessità di gestire l’enorme quantità di veicoli circolanti, hanno fatto sì che le case automobilistiche concentrassero gran parte dei loro studi su soluzioni sempre più economiche, sicure e ad impatto ridotto. Infatti, negli ultimi dieci anni, il mercato dei veicoli ha subito un notevole sviluppo, fino ad arrivare all'incredibile numero di quasi un miliardo e duecento milioni di automobili che circolano oggi in tutto il mondo. Questa crescita è dovuta soprattutto a Paesi in via di sviluppo come la Cina, in cui, fino a pochi anni fa, possedere un’auto era considerato un privilegio per pochi. Questi numeri, secondo una ricerca condotta da Navigant, un’azienda che si occupa di analisi e statistiche a livello globale, sono destinati ad aumentare fino a raggiungere i cinque miliardi nel 2050. Ciò comporterebbe conseguenze rilevanti sull'impatto ambientale nel nostro Pianeta e quindi anche sulla salute di tutti coloro che abitano le città più trafficate. Oggi la mobilità, in particolar modo quella urbana, riveste per ognuno di noi un ruolo fondamentale ai fini della propria vita, sia lavorativa che sociale. Tuttavia essa può produrre degli effetti negativi sull'ambiente, ma anche sulle stesse persone. Tra i vari problemi che possono essere introdotti dalla mobilità ritroviamo l’inquinamento atmosferico (gas serra o altri inquinanti), l’inquinamento acustico e non ultima l’incidentalità. L’obiettivo di questa tesi è quello di analizzare alcune delle soluzioni effettive proposte dai grandi produttori di automobili per uno sviluppo di veicoli sempre più ecocompatibili, che possano migliorare la mobilità urbana ed extraurbana e garantire sempre la sicurezza di chi conduce e degli utilizzatori deboli della strada, sia mediante dispositivi di prevenzione degli impatti, sia attraverso sistemi di sicurezza passiva. Tra le soluzioni studiate in questo lavoro verrà proposta anche la possibilità di ottenere materiali leggeri (creati e testati in laboratorio) che incrementino il risparmio di carburante con la sostituzione di parti dell'autoveicolo con componenti più leggere, che contribuisca non solo al risparmio energetico, ma che si ripercuota anche sulle dimensioni del sistema frenante, del motore e dei serbatoi di carburante che potranno essere ridotte. Infine, verranno effettuate delle considerazioni sulla valutazione delle lesioni negli impatti tra un veicolo ed alcuni utilizzatori deboli della strada. In conclusione, per crescere economicamente senza minare l’ecologia del pianeta, come membri dell’UE-17, dovremmo emettere meno gas serra nell'atmosfera, ritornando sotto la soglia di sicurezza dei 350 ppmv. Questo vale non solo per il nostro Paese, ma soprattutto per alcuni del Nord Europa, Olanda in primis, che hanno parametri di inquinamento atmosferico per persona doppi di quelli dell’Italia. Principalmente, bisogna rimboccarsi le maniche e lavorare tutti di più, sull'efficienza energetica del settore trasporto, che è uno dei maggiori produttori di CO2, su quella del settore Power, sull’isolamento termico degli edifici, sulla Carbon Capture e Storage della CO2, sul mix dei combustibili. L'obiettivo di ridurre drasticamente le emissioni sul territorio in ambiti fortemente antropizzati o protetti, ottenendo dalle tecnologie oggi disponibili i risultati ambientali ed energetici più significativi, implica un cambiamento radicale dell'approccio alla mobilità sostenibile. Al fine di proporre soluzioni innovative al problema, in questo lavoro di tesi sono stati trattati diversi argomenti atti allo scopo, tra cui, oltre lo studio delle emissioni, anche l'impatto che l'incremento della presenza di mezzi di trasporto hanno sulla sicurezza stradale nell'ambito dell'incidentalità. A tal proposito, dunque, è stata valutata l'attenzione che il mondo automotive ha posto nei confronti delle principali problematiche legate ad una presenza di veicoli sempre in forte crescita. I progressi compiuti nell’ambito dell’ingegneria dell’autoveicolo devono andare di pari passo con le esigenze dei consumatori e con i cambiamenti degli stili di vita. In un mondo sempre più attento all’aspetto ecologico è giusto proporre soluzioni in grado di dare il loro contributo per il rispetto dell’ambiente e la sicurezza delle persone. L’impegno nella progettazione e nella produzione ha bisogno di essere assecondato dalla volontà dell’individuo di interessarsi al progresso e, nella maggior parte dei casi, di fare un investimento per il futuro. I costi di un prodotto nuovo, che rappresenti un’innovazione nell’ambito sostenibile, soprattutto per quanto riguarda i veicoli ibridi ed elettrici, sono un biglietto da visita poco gradito ma necessario. Da questo punto di vista, gli incentivi alla mobilità sostenibile giocano un ruolo sicuramente fondamentale per spingere i consumatori all’acquisto di un veicolo più rispettoso dell’ambiente; non solo al momento dell’acquisto, ma anche durante la quotidianità, piccole agevolazioni come parcheggi gratuiti (o a tariffa ridotta) e circolazioni nelle zone a traffico limitato (provvedimento già in uso) potrebbero rappresentare una motivazione in più. Una valida possibilità di contribuire positivamente all’inquinamento urbano è rappresentata anche dal Car Sharing; il trasporto condiviso, i numerosi parcheggi in cui lasciare l’auto e gli abbonamenti dal prezzo “invitante” stanno facendo sì che anche in Italia si stia diffondendo questa modalità di trasporto già ampiamente consolidata in Stati vicini come Francia e Germania. L’interesse di fare anche una trattazione sugli impatti auto-ciclista nasce dal fatto che in questi ultimi anni il mondo della bicicletta ha iniziato a rappresentare un’alternativa per i piccoli spostamenti quotidiani, come casa-lavoro, casa-università, ecc. I motivi sono molteplici: si evita il traffico cittadino delle ore di punta, ci si sposta in modo economico e sostenibile e, soprattutto, fa bene alla salute. Purtroppo, un’educazione stradale non sempre adeguata, le strade spesso pericolose e la mancanza di attenzione da parte di automobilisti, motociclisti e ciclisti, sono causa di una quantità di incidenti che hanno portato il nostro Paese ad avere un tasso di mortalità dei ciclisti tra i più elevati di Europa. Sono nate, a tal proposito, numerose iniziative che si pongono come obiettivo quello di promuovere la bicicletta come mezzo di spostamento alternativo e di aumentare la sicurezza degli utilizzatori deboli della strada. Un altro modo per promuovere una mobilità più sostenibile, è investire nella ricerca di materiali innovativi più leggeri ed ecocompatibili per la costruzione di parti dell'autoveicolo. In questo lavoro è stato altresì sviluppata una ricerca per la produzione di un materiale leggero a base di acido polilattico (PLA) caricato, al fine di poterlo utilizzare all'interno del veicolo. Purtroppo i risultati di questa ricerca si sono rivelati poco soddisfacenti in quanto la matrice di PLA va irrobustita con una carica tale da fare aumentare la resistenza termica del polimero oltre i 100°C. Tuttavia, con veicoli sempre più tecnologici e più “attenti” a quello che li circonda e con la collaborazione dell’individuo a migliorare la sicurezza propria e quella degli altri, è possibile perseguire l’obiettivo “mobilità sostenibile” e tentare di migliorarlo in modo continuo

Valutazione delle lesioni nell’impatto ciclista adolescente -veicolo con simulazione multibody

Le situazioni di impatto e la dinamica di ciclista e pedone sono le informazioni fondamentali per lo sviluppo di soluzioni efficaci per migliorare la protezione del pedone e del ciclista in caso di urto con autovetture. La casistica degli incidenti a Palermo, negli ultimi anni, avvenuti su strade urbane (84%) che coinvolgono adolescenti (6,4%), mostra che i ciclisti hanno in genere una posizione di impatto superiore rispetto al pedone, con una quota maggiore di lesioni per urti nella zona del parabrezza. In questo lavoro è eseguita la simulazione dinamica per lo studio delle lesioni alla testa e al torace dell’adolescente, tra una bicicletta generica e un modello di auto che presenta caratteristiche vantaggiose per la sicurezza del pedone o del ciclista. Il software SimWise (Visual Nastran) è stato usato per la simulazione multibody dell’impatto; il modello antropomorfo, l'auto e le biciclette sono quelli utilizzati in lavori precedenti. L'attenzione è su un ciclista adolescente, perché i relativi dati di lesione si trovano in letteratura con difficoltà. I dodici test d’impatto completo (auto contro ciclista) hanno come parametri principali: velocità del veicolo (20, 30, 40 e 50 km/h), con tre diverse posizioni del ciclista rispetto al veicolo: frontale, laterale e posteriore. La posizione di impatto della testa (sopra il cofano, nel parabrezza), determinato dalla prova di crash, mostra che la protezione del ciclista dovrebbe essere migliorata nella zona più alta del parabrezza, rispetto a quelle pedonali. La ferita alla testa viene analizzata utilizzando il parametro HIC e la ferita al torace è analizzata secondo il criterio dei 3 ms; viene calcolata la probabilità AIS 4 +, concludendo che la lesione alla testa è più pericolosa in caso di pedone adolescente, mentre la ferita della cassa toracica è più pericolosa nel caso di ciclista adolescente. Inoltre il ciclista adolescente ha una maggiore possibilità di sopravvivenza rispetto al ciclista adulto. Incidentologia e simulazioni mostrano che il parabrezza è una posizione di impatto frequente per testa e torace

Biomechanics Parameters in the Vehicle-Cyclist Crash with Accident Analysis in Palermo

The vehicle-bicyclist impact is studied in this paper. After analysis of the accidents in Palermo in the last years, the multibody simulation of the crash is executed by making use of Visual Nastran. Dummy, car and bicycle are those used in previous works. The attention is on a teenage cyclist, because the data on this argument are found in literature with difficulty. The impact is simulated at four different speeds until 50 km/h, with three different positions of the cyclist relative to the vehicle: frontal, side and rear. In particular the injury of the head is analyzed using the parameter HIC and the chest injury is analyzed by 3 ms criterion; the likelihood AIS 4+ is calculated, concluding that head injury is more dangerous in the case of teenage pedestrian, while chest injury is more dangerous in the case of the cyclist

HIC Evaluation in Teenage Cyclist – SUV Accident

The study of the crash between normal sedan and teenage cyclist was examined in previous paper, and is here continued analyzing the influence of the front part of the vehicle in the injury caused by the accident. The vehicle is a SUV, with high frontal part. No variation is executed on the model of the teenage cyclist and the bike. The position of the teenage cyclist regard to SUV is the same: three different positions are analyzed: front, rear and lateral position. The injury on the cyclist head is examined by HIC criterion, in the way indicated in the rules. Correlation HIC – AIS is used to calculate the lethality of the injuries. The work is arranged to calculate the damage to the chest by 3 ms criterion, which result is not yet ready. The principal conclusion is done that the injury of the head is more dangerous for the SUV impact than the sedan, but only to the maximum speed (50 km/h). A comparison is executed with the teenage pedestrian concluding that the pedestrian is subjected to greater injury, because the bike absorbs a part of the energy in the front and side crash. The more dangerous injury is the telescoping

Injury and Throwing Distance in Teenage Cyclist- Vehicle Crash

The study of the injury caused by vehicle-teenage cyclist crash is presented in this paper. The results of the crash with three vehicles: sedan, SUV and Pick up are compared. Three different positions are analyzed: front, rear and lateral position. The injury on the cyclist head is examined by HIC criterion, in the way indicated by the rules. A comparison is done between the results of the simulations for Pick up, SUV and sedan, concluding that the injury of the head is more dangerous for Pick-up impact than SUV or the sedan, but only at greater speed than 40 km/h. Teenage cyclist is more likely to suffer an injury to the chest in rear impacts with the sedan, because 3 ms values remain above the values obtained with the SUV and Pick up. Unlike Pick up could cause greater injury to the chest in the front and side impact because of greater height from the ground. The vehicle mass has not great importance, but only to low speed. Consideration is made that teenage cyclist has a better chance of surviving in the front impact collision than adult pedestrian, because HIC values remain consistently below the determined values. A further comparison is done between the impact points of the three vehicles concluding that both the shape of the bonnet and the height of the front part must be studied carefully in order to reduce the damage to cyclists and pedestrians. At last the throwing distance are calculated and compared with the literature data, concluding that they are strongly dependent on the relative position

Biomechanics Parameters in Teenage Cyclist – SUV Accident and Comparison with the Pedestrian

The study of the injury caused by the vehicle-teenage cyclist crash is presented in this paper. The vehicle is a SUV, with high frontal part, in order to compare the results with those obtained previously in the sedan- teenage cyclist crash and begin a study of the influence of the frontal shape of the vehicle. No variation is executed on the model of the teenage cyclist and the bike. Three different positions are analyzed: front, rear and lateral position. The injury on the cyclist head is examined by HIC criterion, in the way indicated in the rules. Correlation HIC – AIS is used to calculate the lethality of the injuries. The principal conclusion is done that the injury of the head is more dangerous for the SUV impact than the sedan, but only at the maximum speed (50 km/h). The injury to the chest is analyzed by 3 ms criterion; the injury is greater for the SUV impact than the sedan, but the entity is strongly dependent on the cyclist position. A comparison is executed with both the teenage and adult pedestrian concluding that the pedestrian is subjected to greater injury, because the bike absorbs a part of the energy in the front and side crash. The more dangerous injury is the telescoping. A further comparison show that the shape of the bonnet and the height of the frontal part have to be studied in an accurate way to reduce the injury to pedestrians and cyclists

Biomechanics parameters in teenage cyclist – SUV accident and comparison with the pedestrian

The study of the injury caused by the vehicle-teenage cyclist crash is presented in this paper. The vehicle is a SUV, with high frontal part, in order to compare the results with those obtained previously in the sedan- teenage cyclist crash and begin a study of the influence of the frontal shape of the vehicle. No variation is executed on the model of the teenage cyclist and the bike. Three different positions are analyzed: front, rear and lateral position. The injury on the cyclist head is examined by HIC criterion, in the way indicated in the rules. Correlation HIC – AIS is used to calculate the lethality of the injuries. The principal conclusion is done that the injury of the head is more dangerous for the SUV impact than the sedan, but only at the maximum speed (50 km/h). The injury to the chest is analyzed by 3 ms criterion; the injury is greater for the SUV impact than the sedan, but the entity is strongly dependent on the cyclist position. A comparison is executed with both the teenage and adult pedestrian concluding that the pedestrian is subjected to greater injury, because the bike absorbs a part of the energy in the front and side crash. The more dangerous injury is the telescoping. A further comparison show that the shape of the bonnet and the height of the frontal part have to be studied in an accurate way to reduce the injury to pedestrians and cyclists

Teenage cyclist - Pick up crash by multibody simulation; HIC evaluation and comparison with previous results

The study of the injury caused by Pick-up vehicle-teenage cyclist crash is presented in this paper. The vehicle has high frontal part, in order to compare the results with those obtained previously in the sedan and SUV - teenage cyclist crash. No variation is executed on the model of the teenage cyclist and the bike. Three different positions are analyzed: front, rear and lateral position. The injury on the cyclist head is examined by HIC criterion, in the way indicated in the rules. Correlation HIC – AIS is used to calculate the lethality of the injuries. A comparison is made between the results of the simulations for Pick up, SUV and sedan, concluding that the injury of the head is more dangerous for Pick-up impact than SUV and the sedan, but only at the maximum speed (50 km/h). This value of the speed can be considered critical, since HIC values are very high for all the three vehicles. The more dangerous injury is the side impact. A further comparison is done between the impact points of the three vehicles concluding that both the shape of the bonnet that the height of the front part must be studied carefully in order to reduce the damage to cyclists and pedestrians

Influence of the vehicle front shape inTeenage Cyclist-Vehicle Crash

In this work the data, obtained for the three vehicles (sedan, SUV and Pick Up), tested in previous works, are compared. Following the results found in the literature, particular emphasis is done on the speed of the teenager cyclist head at the instant of impact and the diagrams of the head speed and the chest obtained in the simulations are shown. The speed of the head is that absolute, and this is used for processing the data and the subsequent determination of the best values of the three geometric actual parameters identified in front of the vehicle. Absolute speed is preferred because using the relative speed respect to vehicle, some amounts that cannot be disregarded are omitted from the evaluation. The chosen speed is 30 km/h because higher values appear too dependent on the mass of the vehicle, while lower values may not result in serious injury and are therefore less attractive. The procedure, to obtain the optimal values of the height of the bumper, the height of the bonnet and of the inclination angle of the bonnet is illustrated in the case the side impact vehicle-teenager cyclist. The conclusion is made that analogous procedure can be applied to HIC values