numero26

E. Salvati et alii, Frattura ed Integrità Strutturale, 26 (2013) 80-91; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.26.09 81 With the aid of three-dimensional modelling, an accurate FE model of a triangular corner crack at different crack depths has been made. Subsequently, by using ANSYS finite element software, it is possible to employ the command KCAL that evaluates the Stress Intensity Factors in the middle of the crack. Subsequently, a comparison between numerical FE results and the analytical results, giving the values of the unknown coefficients of the weight function (the unknown coefficient is indicated in the paper as M 1 ). As reported in the tables, the accuracy of the weight functions in SIF predictions is about 5% despite the strong simplification previously introduced in the model. This result is considerable because it is possible to determine the Stress Intensity Factor of a triangular shaped crack by a line integral of a stress profile in a model without considering the crack. S OMMARIO . Nel presente lavoro si affronta il problema del calcolo dello Stress Intensity Factors (SIF) di cricche di forma triangolare che nucleano in prossimità dell’intersezione di fori cilindrici ad assi complanari. Modelli FEM tridimensionali sono utilizzati per valutare, nel punto mediano, lo SIF di cricche triangolari per poi calcolare la weight function relativa a sollecitazioni di modo I. Sono presi in esame il rapporto fra i diametri dei due fori cilindrici e l’angolo formato dai loro assi. La verifica della precisione della weigth function nel calcolare lo SIF è mostrata in diversi esempi. Infine, lo SIF di una cricca triangolare è messo a confronto con quello calcolato per una cricca avente forma simile ad una cricca reale riscontrata in un componente sollecitato a fatica. K EYWORDS . Weight Function; Stress Intensity Factors; Intersecting Holes; Finite Element Method; Fracture Mechanics. I NTRODUZIONE ’intersezione di fori in pressione all’interno di componenti meccanici dà luogo ad una intensificazione delle tensioni. Questa tipologia di dettaglio strutturale è molto diffusa nell’ambito della moto propulsione dove la necessità di contenere fluidi aventi pressioni sempre più elevate è in continuo aumento. Nei collettori che distribuiscono fluido ad elevate pressioni l’innesco di cricche in corrispondenza dell’intersezione di due condotti, è un fenomeno comune [1]. La successiva propagazione può essere arrestata o rallentata qualora fossero presenti tensioni residue derivanti da trattamento di autofrettaggio. Test sperimentali a fatica, eseguiti con pressioni pulsanti su dettagli strutturali con due condotti cilindrici intersecanti, hanno dimostrato come l’autofrettaggio può incrementare il limite a fatica di un fattore di circa 2 qualora i fori abbiano ugual diametro e l’angolo  fra gli assi dei cilindri sia di 90° [2]. Tale processo di autofrettaggio induce uno stato di tensione residua di compressione che può essere quantificato con analisi FEM [3], o in alcuni casi anche per via analitica [4 e 5]. Per poter studiare la propagazione per fatica è necessaria la conoscenza del fattore di intensificazione delle tensioni effettivo K eff che racchiude in sé le varie componenti di sollecitazione. La forma della cricca che nuclea in corrispondenza di due fori intersecanti soggetti ad una pressione interna variabile non è immediata da calcolare e necessita di una schematizzazione bidimensionale. In generale, i problemi di cricche piane di forma qualunque sono alquanto complessi e per avere soluzioni in forma chiusa direttamente applicabili senza la necessità di dover sviluppare particolari algoritmi di calcolo, è necessario limitare l’analisi ai termini del primo ordine [6 e 7]. Tuttavia, per risolvere ingegneristicamente, il problema di una cricca d’angolo nucleata all’incrocio fra due condotti cilindrici, è possibile assumere, in accordo con quanto fatto nel riferimento bibliografico [3], che la cricca abbia una forma triangolare simmetrica concentrando l’attenzione sul valore dello Stress Intensity Factor (SIF) in mezzeria della cricca. Questo modo di procedere è sicuramente una approssimazione del problema, ma consente di stimare in modo rapido, se il range dello SIF imposto dai carichi esterni pulsanti è superiore al relativo valore di soglia del materiale portando ad un aumento della dimensione della cricca. L’obiettivo del seguente contributo, è quello di mettere a disposizione del progettista, una weight function che faciliti il calcolo dello SIF noto il rapporto fra i due diametri dei condotti e l’angolo formato dai loro assi. Saranno calcolati i coefficienti della weitgh function proposta da Shen e Glinka [8] considerando uno sviluppo in serie di tre termini [9]. La weight function proposta sarà confrontata, nel calcolo dello SIF, con i risultati ottenuti da elaborazioni numeriche di L

RkJQdWJsaXNoZXIy MjM0NDE=