Issue 9

A. Pirondi et alii, Frattura ed Integrità Strutturale, 9 (2009) 95 - 104; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.09.10 95 Simulazione della propagazione di difetti a fatica mediante il modello di zona coesiva A.Pirondi, F.Moroni Università degli Studi di Parma, Dipartimento di Ingegneria Industriale , v.le G.P. Usberti 181/A, 43100 Parma; alessandro.pirondi@unipr.it R IASSUNTO . Le giunzioni incollate guadagnano sempre più mercato, nel campo delle costruzioni in genere, dove è necessario un alleggerimento delle strutture. Nel caso di geometrie di giunto semplici il dimensionamento avviene attraverso relazioni analitiche che restituiscono il valore massimo delle tensioni, il quale deve essere inferiore al limite di utilizzo dell’adesivo stesso. Quando le geometrie sono complesse l’approccio analitico diventa impraticabile, di conseguenza si provvede a verificare la correttezza della soluzione mediante analisi agli elementi finiti (EF). L’introduzione del modello di zona coesiva nell'analisi EF permette di simulare il danneggiamento ed il cedimento del giunto in condizioni quasi-statiche e impulsive. In questo articolo si vuole implementare il modello per la simulazione della propagazione a fatica di difetti, utilizzando il software agli elementi finiti ABAQUS assieme a subroutine esterne interagenti con il modello EF stesso. Un punto focale dell'implementazione sarà il calcolo automatico del tasso di rilascio di energia G in modo indipendente dalla geometria del difetto stesso. I parametri del modello ricavati da prove di tenacità a frattura e propagazione di difetti a fatica in modo I, saranno utilizzati come riferimento per la convalida dell'implementazione. A BSTRACT . This work deals with the prediction of the fatigue crack growth of bonded joints. Traditionally cohesive zone model is used for the simulation of failure of bonded joint under quasi-static and impact conditions. On the other hand fracture mechanics concepts are used for the prediction of fatigue crack growth in bonded joint. In this work a modified cohesive damage model, accounting for the fatigue crack growth, was implemented in the commercial software ABAQUS. The fatigue damage evolution in the cohesive element is related to the number of cycles through the experimental fatigue crack growth behavior. An automated procedure, valid for any from the geometry and load distribution, was also defined to compute the Strain Energy Release Rate, the necessary input to define the instantaneous fatigue crack growth rate. The model is validated by comparing the simulation to fatigue crack growth tests. Parole Chiave. FEM; Modello di zona coesiva; Giunti incollati; Fatica; Propagazione difetti. I NTRODUZIONE fenomeni che portano un giunto incollato al collasso possono sia essere dovuti a carichi quasi statici che a carichi affaticanti. A seconda dei casi, le metodologie utilizzate per la previsione della resistenza del giunto possono consistere in: i) previsioni basate su modelli analitici; ii)simulazioni agli elementi finiti (EF). In entrambi i casi si può valutare quindi se riferirsi semplicemente alle tensioni nell'adesivo o se adottare un approccio più generale di meccanica della frattura. In quest'ultimo caso, la simulazione EF con il modello di zona coesiva [1, 2] è un metodo efficace per la previsione di cedimento in condizioni quasi-statiche e impulsive [3 – 11]. In particolare il modello di zona coesiva prevede un legame tra le tensioni che si possono avere in prossimità dell’apice del difetto e l'apertura e/o scorrimento dello stesso. Questo modello di comportamento può essere mutuato per simulare il danneggiamento legato a fenomeni di fatica [12-17]. Nella maggior parte di questi lavori i parametri del modello vengono I