Danneggiamento da Sovraccarico
Danneggiamento da Sovraccarico. Tratto da Cibaldi C. I criteri di scelta e di trattamento degli acciai da costruzione e da utensilii Vol. IV Dignosi dei Difetti Metallurgici cap. 2. Edizione AQM, Provaglio d’Iseo anno 2010.
Generalmente, un buon progetto di strutture o di componenti metallici, parte dalle prevedibili sollecitazioni d’esercizio (oggi molto accurate se si usano simulazioni elaborate al computer) e calcola le sezioni resistenti degli oggetti in funzione della resistenza meccanica a trazione, flessione, torsione, o della resistenza allo snervamento a trazione. Nel caso alla struttura sia richiesta rigidezza, il calcolo si basa sul modulo elastico del materiale scelto, che è una costante del materiale, funzione della sola temperatura e per quasi tutti gli acciai, indipendentemente dallo stato metallurgico vale circa 206÷210 GN.
Per garantire l’affidabilità delle strutture o dei componenti calcolati in funzione della resistenza meccanica a trazione, si è soliti maggiorare le sezioni di 2,5 volte se usati in condizioni statiche e 3,5 volte se dinamiche o a carichi ciclici dove sono possibili fenomeni d’affaticamento.
Sempre più spesso i componenti meccanici sono calcolati secondo la teoria della meccanica della frattura, che consente di ridurre notevolmente le sezioni (anche di 2 volte) rispetto al calcolo tradizionale, perché si parte dal presupposto che il componente progettato contenga difetti di grandezza al limite di quelli rilevabili con le prove non distruttive e di geometria peggiore in assoluto, cioè tali da concentrare gli sforzi al massimo possibile. Si calcola allora la sezione in modo che la sollecitazione al loro apice non superi mai il valore critico (KIC, integrale J, o curva R, ecc.) capace di destabilizzare il difetto. In tal modo si ha la certezza che non si propagherà mai, garantendo la piena affidabilità del componente.
Purtroppo, non sempre il progettista riesce a prevedere condizioni d’esercizio straordinariamente gravose, o l’utilizzatore usi la struttura e/o il componente secondo le istruzioni o si preoccupi di tenerli correttamente manutenuti; può anche accadere che i componenti o le strutture siano sottoposti in esercizio a sovraccarichi imprevedibili e talvolta di gran lunga superiori a quelli previsti dal progetto.
In tal caso, se la sollecitazione non è d’impulso, gli oggetti metallici si deformano plasticamente in modo macroscopico e, nei casi più gravi possono anche rompersi previa grande deformazione o strizione, come nel caso illustrato in figura 1, che riprende una struttura metallica costruita con profilati estrusi in lega d’alluminio che ha ceduto per flessione sotto un carico imprevisto assai maggiore del massimo considerato dal progetto.
Figura 1. Struttura costruita con profilati estrusi in lega d’alluminio rivettati, che ha ceduto per sovraccarico.
