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Resistenza ai carichi statici
Nel Capitolo 1 si è visto che la resistenza è una proprietà dei componenti meccanici. Questa proprietà dipende da un insieme di fattori, quali il materiale impiegato, i trattamenti e il processo di lavorazione utilizzati, la tipologia dei carichi e la presenza di zone particolarmente critiche. In aggiunta allo studio della resistenza di una singola parte, si deve anche considerare la variabilità statistica tipica delle produzioni di serie, perché variazioni anche minime di dimensioni, processo di fabbricazione e composizione dei materiali possono avere effetti non trascurabili sulla resistenza dei pezzi. Per questo motivo, le caratteristiche di resistenza di un componente possono essere convenientemente descritte in modo statistico, individuandone la distribuzione di probabilità, il valore medio e la deviazione standard. Si definisce carico statico quell’insieme di forze e momenti che sono applicati a un componente in modo costante nel tempo. In particolare, essendo grandezze vettoriali, forze e momenti statici devono mantenere costanti l’intensità, il punto di applicazione e la direzione. Un carico statico può produrre stati tensionali di trazione o compressione assiali, di taglio, di flessione, di torsione, oppure una qualsiasi combinazione di questi. Un carico statico non ammette alcun tipo di variazione, sia nelle forze applicate sia nelle tensioni risultanti. “Guasto” è la parola chiave di questo capitolo. Può indicare la rottura brutale di un componente in più parti, la deformazione permanente e la conseguente distorsione della sua geometria, o il degrado dell’affidabilità. Parlando di guasti, si può intendere una qualsiasi di queste possibilità. Qualsiasi ne sia stata la causa, il guasto comporta l’impossibilità di continuare a fare fronte alla funzione richiesta con prestazioni accettabili. In questo capitolo, la nostra attenzione è rivolta allo studio e alla previsione delle situazioni che possono comportare deformazioni permanenti o la separazione in più parti. Nei problemi in cui la resistenza del componente svolge un ruolo fondamentale, il progettista deve distanziare adeguatamente il valore medio della resistenza, nel punto critico, dal valore medio della tensione, in modo da rispettare i vincoli progettuali. Le Figure da 5-1 a 5-5 mostrano fotografie di alcuni pezzi meccanici rotti. Sono un buon esempio per sottolineare l’importanza di una corretta prevenzione dei guasti in fase progettuale. Si prendono in considerazione, a tal proposito, stati tensionali mono-, bi- e tri-dimensionali, in presenza o meno di concentrazioni di tensione, per materiali sia duttili sia fragili.
5-1 Progettazione e resistenza Idealmente, progettando un elemento di macchina, l’ingegnere dovrebbe avere accesso ai risultati di un numero molto elevato di prove meccaniche di resistenza del particolare materiale scelto. Le prove dovrebbero essere effettuate su provini caratterizzati dallo
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