Issue 12

L. Collini, Frattura ed Integrità Strutturale, 12 (2010) 21-36; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.12.03 30 Figura 8 : Microcelle unitarie ad una e due cavità per la modellazione della ghisa nodulare. (a) (b) Figura 9 : (a) risposta della ghisa nodulare simulata con modelli di cella assialsimmetrica e tridimensionale (modelli 3D A e 3D B); (b) effetto della modellazione a cella assialsimmetrica con doppia cavità [37]. D’altra parte, l’introduzione di una seconda cavità nella cella al fine di valutare l’interazione reciproca di due vuoti con diverso volume, mostra come, a parità del contenuto in grafite, un nodulo piccolo assieme ad un nodulo grande sia una condizione peggiorativa nella risposta plastica rispetto alla presenza di noduli di grandezza uniforme. Dal punto di vista sperimentale, si veda Fig. 9(b) , si deduce che la tipologia di cella assialsimmetrica “più adatta” dipende dalla quantità e disposizione dei costituenti: la cella con singola cavità è un valido strumento interpretativo nel caso di configurazione bull’s eye della struttura (limitata presenza della fase soft ferritica attorno ai noduli), mentre la modellazione mediante celle con doppia cavità trova un maggiore riscontro nel descrivere il comportamento della ghisa nodulare quando viene incrementata la presenza della fase più dura e resistente nella matrice. Modellazione di microstrutture discrete: Embedded Cell e Windowing Apporaches In questa sezione sono presentati alcuni esempi di modellazione microstrutturale di tipo Embedded e Windowing applicati alla ghisa nodulare a matrice mista ferritico/perlitica. Questi approcci di modellazione si basano sulla riproduzione di microstrutture discrete, generalmente a partire da micrografie o rilevamenti microstrutturali compiuti su sezioni metallografiche. Rispetto alla modellazione con microvolumi periodici, i modelli windowing sono impiegati per lo studio di fenomeni locali sui quali hanno grande influenza le caratteristiche morfologiche specifiche della struttura eterogenea. Un modello window può essere impiegato ad esempio per valutare la distribuzione delle tensioni a livello microstrutturale responsabili dei meccanismi di danneggiamento tipici della ghisa nodulare, come quelli illustrati in Fig. 10. La creazione, la discretizzazione in elementi finiti, e la risoluzione numerica, sono per questi modelli alquanto più laboriose rispetto ai modelli a cella unitaria. In Fig. 11 è presentato un modello Embedded di una ghisa nodulare con il 9% di contenuto in grafite, il 63% di perlite e il 37% di ferrite, e di caratteristiche meccaniche note. Il modello, che consta in