L’importanza del “parametro energetico” temperatura per la caratterizzazione dinamica dei materiali

Le esperienze maturate nel campo dell’analisi termica di materiali utilizzati nelle costruzioni meccaniche [1,2,3] hanno permesso di evidenziare come il rilievo della temperatura (terzo parametro) in prove statiche e dinamiche costituisca un indicatore molto importante ai fini della caratterizzazione dinamica del materiale. Essendo il rilascio termico funzione dell’energia applicata per portare a rottura il materiale, il rilievo di parametri ad esso legati, induce a nuovi ipotesi e definizioni di limiti di fatica e resistenza a tempo. Mediante l’analisi termica è possibile valutare anche parametri correlabili con il valore limite di energia a rottura El del materiale. In [4] era stato già messo in evidenza da A. Risitano e Altri che, in prove statiche di trazione, l’inizio della zona di prima plasticizzazione del materiale, in termine di tensione, era osservabile dalla curva di variazione di temperatura deltaT con il procedere della prova. Nello stesso lavoro si evidenziava come la velocità di prova avesse poca influenza sui valori della variazione di temperatura specialmente durante la fase elastica. Operando con sensori sempre più precisi e per obbiettivi rivolti alla ricerca dell’energia limite a rottura è stato osservato dagli autori che il seguire la variazione della temperatura sulla superficie del provino, in prove statiche di trazione, permette di legare i classici valori di resistenza all’oscillazione ?0 con una “temperatura limite” T0 corrispondente all’inizio di andamenti non lineari della stessa. In questa sede si evidenzia un modello di comportamento fisico del materiale durante le prova di trazione che giustifica, in modo semplice, la capacità di risalire, attraverso la conoscenza sperimentale del limite di comportamento termo-elastico, ai classici parametri di resistenza a fatica. Viene riportato, a titolo di esempio, il risultato relativo a provini piatti forati in acciaio facenti parte di una serie utilizzati per altri scopi (formeranno oggetto di altra pubblicazione) con i quali anche mediante prova statica si è determinata la loro resistenza all’oscillazione

Analisi termica per la valutazione del comportamento a fatica di provini soggetti a successive serie di carichi

Partendo dalla osservazione che provini precedentemente danneggiati hanno un limite di fatica differente (vedi Miner) viene esaminato il comportamento di un acciaio soggetto a serie di carichi affaticanti al fine di verificare la conseguente risposta termica. L'esame, mediante analisi termica, delle prove di fatica su provini di acciaio C40 danneggiati a diverso grado, da interessanti indicazioni sul ruolo dei carichi applicati in relazione alla possibilita di produrre danno nel materiale. Viene messo in evidenza come la temperatura, conseguenza dell'energia consumata dal provino, possa essere elemento indicativo dello stato del materiale. Vengono riportate le curve di fatica e le curve di temperatura di provini lisci sottoposti a storie di carico diverse. Da esse si puo evincere che mentre e valida la legge di linearita del danno (?ini/Ni= cost), la curva definita secondo la regola del Miner-Manson (?ini/Ni=1), che tiene solo conto del numero di volte in cui la tensione supera il limite di fatica del materiale (provini lisci), invece, non sempre rispecchia il reale stato di danno. Questo specialmente quando si e in presenza di carichi prossimi al limite di fatica che, per la sequenza dell'applicazione, possono diventare carichi affaticanti

Fatigue strength evaluation of PPGF35 by energy approach during mechanical tests

Thanks to the progress of research on thermoplastic materials, the properties of composite materials have improved considerably. The aim of this study is the evaluation of fatigue strength of glass-fibre-reinforced polypropylene composite (PPGF35) by applying both the Risitano Thermographic Method (RTM) and the new Static Thermographic Method (STM)

Determination of critical stress in high strength concrete

Abstract: In this work, more specimens were tested at equal conditions (static compression test) and, during the tests, the released heat for irreversible phenomena was monitored by means of the analysis of the temperature surface of the specimen. In this way, it was possible to estimate the average value of the macroscopic stress ("critical stress") for which local micro cracks begin. The compression static tests (load - machine time) and the related thermal analysis (temperature-machine time) of spots located on the specimen face of the specimens, highlighted the possibility to estimate the value of the compressive load to which there was loss of linearity in the temperature - machine time diagram ( Δt-t ). This effect is due to internal heat generated for irreversible phenomena (internal micro fractures). The results show that the "critical stress" has values practically coincident for the points (spots) located in different zones (center or corners of the specimens' surface)

Thermal Emission analysis to predict damage in specimens of High Strength Concrete

In this paper thermal analysis was applied to determine the “Critical Stress” of concrete, different from its ultimate strength, able to produce the first damage in the structures under compressive loads. The Critical Stress can be thought as the stress able to produce the beginning of fatigue rupture within the material. Several specimens of high strength concrete were tested in order to define the incipient crack phenomena, also in internal part of the specimen not accessible by direct inspections, with the aid of infrared thermography. A finite element analysis completes the study and compares, for the same static loading conditions, the stress state with the experimental thermographic images. The final results show as the coupling of normal compressive test and the acquisition of the thermal images can be a useful aid to estimate a security stress value, indeed the Critical Stress, before the Ultimate Serviceability Limit (SLU) of the structure, defined as the maximum load condition before its failure

Analisi termica per la valutazione del comportamento a fatica di provini soggetti a successive serie di carichi

Partendo dalla osservazione che provini precedentemente danneggiati hanno un limite di faticadifferente (vedi Miner) viene esaminato il comportamento di un acciaio soggetto a serie di carichi affaticanti alfine di verificare la conseguente risposta termica.L’esame, mediante analisi termica, delle prove di fatica su provini di acciaio C40 danneggiati a diverso grado, dainteressanti indicazioni sul ruolo dei carichi applicati in relazione alla possibilità di produrre danno nel materiale.Viene messo in evidenza come la temperatura, conseguenza dell’energia consumata dal provino, possa essereelemento indicativo dello stato del materiale. Vengono riportate le curve di fatica e le curve di temperatura diprovini lisci sottoposti a storie di carico diverse. Da esse si può evincere che mentre è valida la legge di linearitàdel danno (?ini/Ni= cost), la curva definita secondo la regola del Miner-Manson (?ini/Ni=1), che tiene soloconto del numero di volte in cui la tensione supera il limite di fatica del materiale (provini lisci), invece, nonsempre rispecchia il reale stato di danno. Questo specialmente quando si è in presenza di carichi prossimi allimite di fatica che, per la sequenza dell’applicazione, possono diventare carichi affaticanti