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PROPRIETA' - Coggle Diagram
PROPRIETA'
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PROVE STATICHE
Le prove statiche misurano come un materiale reagisce a un carico applicato lentamente, fino alla deformazione o alla rottura.
Possono essere effettuate in trazione, compressione, flessione e torsione.
PROVE DI TRAZIONI:
Si applica un carico che tira il provino fino alla rottura, registrando tutto il comportamento meccanico.
La curva sforzo-deformazione descrive varie fasi:
- Zona elastica iniziale: il materiale si deforma in modo reversibile. La pendenza iniziale indica quanto è rigido il materiale.
- Snervamento (nei materiali duttili): punto in cui il materiale passa da comportamento elastico a plastico.
- Strizione: zona localizzata dove il provino si assottiglia prima della rottura.
- Rottura: fase finale che caratterizza la resistenza ultima del materiale.
Materiali DUTTILI vs FRAGILI:
- Duttili: grandi allungamenti, presenza di snervamento, deformazione plastica evidente.
- Fragili: bassissimo allungamento, rottura improvvisa, nessuna strizione.
PROVE DI COMPRESSIONE:
- Il provino viene schiacciato.
- I risultati non sono semplicemente l’opposto della trazione:
- molti materiali fragili in trazione diventano duttili in compressione
- non c’è rottura netta come in trazione (soprattutto nei duttili)
- è una prova importante per ceramici, calcestruzzi, materiali fragili
PROVE DI FLESSIONE:
- Il provino è sostenuto alle estremità e caricato al centro.
- Permette di studiare:
- comportamento a trazione (sulla fibra inferiore)
- comportamento a compressione (sulla fibra superiore)
- deformabilità
- rigidità del materiale su campioni sottili o difficili da testare in trazione
La flessione è una prova “mista”, utile per analizzare materiali che in trazione pura si rompono troppo facilmente.
MODULI ELASTICI:
- I materiali mostrano elasticità diversa a seconda della loro struttura interna.
- Per un materiale:
- rigido → curva iniziale molto ripida
- morbido → curva iniziale poco ripida
- non perfettamente elastico (polimeri) → elasticità dipendente dalla deformazione e dal tempo
- Vengono usati moduli alternativi come:
- modulo secante: misura l’elasticità media su un tratto
- modulo tangente: indica la rigidezza istantanea in un punto della curva
La dipendenza dei moduli da temperatura, tempo e velocità di deformazione è fortissima nei materiali polimerici.
PROVE DI IMPATTO
Le prove di impatto misurano la capacità di un materiale di assorbire energia sotto urti rapidi.
Questo è fondamentale perché molti oggetti nella vita reale subiscono urti accidentali.
Energia assorbita:
- Include due contributi:
- energia per iniziare la frattura
- energia per propagare la frattura
Tipi di prova:
- Charpy: provino appoggiato su due estremità e colpito al centro
- Izod: provino incastrato da un lato
La differenza principale è il tipo di vincolo, che modifica la sollecitazione:
- Charpy → sollecitazione simmetrica a flessione
- Izod → sollecitazione a mensola
Il provino Izod viene sempre intagliato per evitare che microdifetti superficiali influenzino la rottura.
PROVE DI FATICA
Molti componenti reali si rompono non per un singolo carico eccessivo, ma per carichi ripetuti.
Una rottura a fatica può avvenire anche sotto carichi molto inferiori a quelli statici.
Comportamento delle cricche a fatica
Una rottura a fatica ha tre fasi:
- Innesco della cricca:
- Avviene in punti di concentrazione degli sforzi:
- intagli
- spigoli vivi
- gradini di sezione
- inclusioni o difetti
- superfici ruvide
- Propagazione della cricca
- La cricca avanza ad ogni ciclo.
- Sul piano di frattura si vedono spesso le tipiche “linee di spiaggia”, che indicano avanzamenti successivi.
- Rottura finale
- Avviene quando la sezione residua non può più sopportare il carico.
Macchine per prove di fatica:
La più comune è quella a flessione rotante, dove un provino ruota e subisce cicli alternati di trazione e compressione.
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Curve S–N
La curva stress-cicli indica:
- per acciai: esiste un limite oltre il quale il materiale non si rompe più, anche dopo milioni di cicli
- per leghe non ferrose (alluminio): non esiste un limite di fatica definito
Fattori che riducono la resistenza a fatica:
- presenza di intagli o spigoli
- finitura superficiale ruvida
- ambiente corrosivo
- difetti metallurgici
Trattamenti come pallinatura, cementazione, nitrurazione possono aumentare significativamente la resistenza a fatica.
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