Issue 11

M. Beghini et alii, Frattura ed Integrità Strutturale, 11 (2009) 10-20; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.11.02 12 La geometria della connessione è rappresentata in Fig.2(a). I parametri geometrici principali sono: V D diametro interno della cassa, V t spessore della parete della cassa, Z posizione dell’asse del bullone (o del prigioniero) rispetto alla superficie interna della cassa, H d diametro del foro del bullone, B P passo della fila di bulloni in direzione assiale, H altezza di ciascuna delle superfici della flangia, W larghezza della flangia, ed infine H / 2 L Z d   è la “distanza di perdita” ossia l’estensione della separazione fra le due superfici della flangia che porta in comunicazione il volume interno, contenente fluido in pressione, con il foro del bullone che quindi è aperto verso l’esterno (in quanto il collegamento filettato non garantisce nessun tipo di tenuta). In altre parole, se la lunghezza di separazione 0 L fra le due superfici della flangia è inferiore a L non si ha perdita, mentre si ha immediatamente perdita quando la lunghezza di separazione 0 L raggiunge la lunghezza L , Fig.2(b). (a) (b) Figura 2 : (a) Dimensioni principali della geometria della flangia. (b) Condizione di perdita. La condizione di perdita assunta nel presente modello prevede che le superfici della flangia siano inizialmente perfettamente piane, e che la loro deformazione sia dovuta soltanto alla deformazione elastica, mentre invece le superfici posso presentare degli errori di forma (ad esempio dovuti al rilassamento di tensioni residue) e/o difetti locali come la rugosità oppure solchi o graffi nonostante l’applicazione del sigillante. Un analisi EF di contatto ha permesso di verificare la pressione interna prevista dal modello che porta il fronte di separazione in corrispondenza del foro del bullone. Tuttavia, un’analisi numerica non può permettere di verificare la qualità dell’assunzione di perfetta planarità delle superfici che invece richiede una validazione sperimentale. Tale validazione è stata ottenuta (ed è presentata nel lavoro) mediante prove sia in piena scala sia in scala ridotta. M ODELLO ANALITICO a porzione di distacco fra le superfici della flangia può essere interpretata come una vera e propria fessura. Le due piastre della flangia sono semplicemente appoggiate, tuttavia la zona in cui il contatto rimane chiuso è equivalente, in termini di stato di tensione, ad un'unica porzione di materiale senza soluzione di continuità, in quanto non si hanno slittamenti significativi. Essendo le due piastre a contatto non è possibile avere uno stato di tensione positiva (trazione) fra le due superfici. Anche la presenza del sigillante non garantisce uno stato di trazione significativo, ma soltanto l’opportunità di riempire i solchi della rugosità. Come ben noto dalla meccanica della frattura, lo stato di tensione in corrispondenza dell’apice della fessura è definito dal fattore di amplificazione delle tensioni K . Il fattore di amplificazione (primo modo di apertura) non può mai essere negativo dal momento che questa condizione implica il contatto fra i lembi della fessura. D’altro canto la V D V t H B d Z W B P Bolt pitch along the axial direction L H d Transverse section plane Vertical symmetry plane o L L o o No leak.: , Leakage: L L L L   L