Università degli Studi di Padova – Facoltà di Ingegneria
Dipartimento di Costruzioni e Trasporti

Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria Civile Anno 2009/2010

METODI NUMERICI PER L’ANALISI A FATICA DI GIUNTI SALDATI

Relatore: Prof. Ing. Stefano Secchi
Laureando: Alesssandro Zerbetto


ABSTRACT

In tempi recenti lo studio dei fenomeni legati alla fatica, da sempre legato a problematiche meccaniche e navali, tipiche della progettazione meccanica, ha acquisito sempre più importanza anche nella progettazione civile. In questo lavoro di tesi si sono confrontate a livello teorico e applicativo alcune delle metodologie di calcolo della vita a fatica più tradizionali, con altre più innovative e specialistiche, come quelle basate sulle tensioni di Hot Spot e sullo Structural Stress. Nei confronti si è fatto riferimento a campi tensionali complessi multiassiali agenti sull’elemento di saldatura e a variazioni di fase tra i carichi applicati. Tra i procedimenti considerati si è prestata particolare attenzione alla procedura basata sulle forze equivalenti nodali e sulle tensioni Structural Stress sviluppata da P. Dong e dal Battelle Institute. Tale metodo è stato implementato in un programma di calcolo che con un’interfaccia API post-processa direttamente i risultati di Straus7. Per il calcolo della vita a fatica dei particolari tipici sono state utilizzate le più accreditate normative europee (Eurocodici e DNV), americane (ASME) e internazionali (IIW). In seguito si presentano alcuni esempi di calcolo.

Analisi a fatica di un giunto a croce - Studio degli effetti della concentrazione di tensione principale inclinata rispetto al cordone di saldatura.

Analisi a fatica di un giunto con fazzoletto longitudinale – Studio degli effetti combinati della concentrazione di tensione sullo spigolo e dell’influenza dello spessore della saldatura sul valore di tensione ricavato e sulla vita a fatica prevista.

Analisi a fatica di un dettaglio tipico dei ponti in acciaio (mouse-hole) – Studio degli effetti di un carico combinato di trazione e di taglio sulla vita a fatica prevista.

Analisi a fatica di un tubo flangiato – Studio sulla vita prevista a fatica per un dettaglio saldato soggetto ad azioni flettenti e torcenti. La sollecitazione multiassiale risultante è stata valutata per diversi rapporti di carico R e con angolo di fase d variabile.

Analisi a fatica di un blocco saldato – Studio della vita prevista a fatica in presenza di una sollecitazione multiassiale causata dalle caratteristiche geometriche del dettaglio. Si è inoltre valutata l’influenza dello stato di concentrazione di tensione in corrispondenza dello spigolo.

Analisi a fatica di una sezione tubolare saldata a T – Confronto dei risultati in termini di tensioni e di vita prevista a fatica per metodi e normative basate sulle tensioni nominali, sulle tensioni di Hot Spot e sulle tensioni Structural Stress (saldatura inferiore in giallo).

Analisi a fatica di una sezione tubolare saldata a T – Confronto dei risultati in termini di tensioni e di vita prevista a fatica per metodi e normative basate sulle tensioni nominali, sulle tensioni di Hot Spot e sulle tensioni Structural Stress (saldatura superiore in giallo).

Analisi a fatica di un giunto saldato di forma circolare – Studio dell’influenza della geometria sui valori di tensione e di vita prevista a fatica e confronto tra le normative utilizzate.

Analisi a fatica di un pannello d’anima con irrigidimento trasversale – Studio sull’ubicazione tipica della rottura per fatica nel dettaglio considerato, tipico dei ponti in acciaio. Valutazione della sensibilità della vita a fatica sulla variazione della geometria dell’irrigidimento trasversale.