Academic literature on the topic 'Giunti saldati'

Il saggio offre una chiave di lettura per definire, valutare e classificare una specifica richiesta di nuovo capitale. In altri termini evidenzia le tipologie di sviluppi gestionali che inducono un'azienda ad assumere la decisione di varare un'operazione sul capitale a titolo oneroso. Il saggio si distingue dai filoni di studi piů tradizionali che specialmente per la aziende bancarie dibattono sulla riforma della regolamentazione dei requisiti patrimoniali e sull'attitudine degli stessi a fronteggiare adeguatamente le diffuse situazioni di instabilitŕ finanziaria. Il saggio si sviluppa a monte, ed in questo risiede la sua specificitŕ, in ambiti poco investigati e con una logica rigorosamente economico- aziendale. Seguendo questo approccio scientifico mira ad individuare i filtri interpretativi che saldano le condizioni di instabilitŕ del governo aziendale alle riconducibili operazioni sul capitale con le quali gli amministratori mirano a correggere, ripristinare o rilanciare condizioni di equilibrio operativo. Questi ultimi si rendono infatti necessari per conoscere i reali motivi che inducono a varare operazioni sul capitale oltre che per accertare se le medesime si inseriscono in percorso d'impresa che a seconda dei casi rientri nei confini della fisiologia o in quelli della patologia della gestione aziendale. Il lavoro propone una successione di aree di riflessione che ricollocano nella giusta centralitŕ lo studio di dette operazioni quando si deve valutare lo stato di salute d'azienda. Le conclusioni si concentrano sull'opportunitŕ che le operazioni sul capitale siano obbligatoriamente e preventivamente corredate da molte informazioni. Dette informazioni vanno nella direzione di richiamare il senso di responsabilitŕ degli amministratori che le propongono e di accrescere la capacitŕ valutativa da parte dei potenziali destinatari. Le decisioni innovative, gli interventi strutturali e l'acquisizione di quote di attivitŕ intangibili, da finanziare con mezzi patrimoniali o similmente tali, devono essere assunte in condizioni di massima sicurezza. In circostanze normali devono essere finanziate con risorse patrimoniali precedentemente accantonate. Eccezionalmente i tempi di realizzazione possono contrarsi mediante la preventiva richiesta di ulteriori conferimenti o di finanziamenti di carattere straordinario. La compagine sociale nella sua interezza deve essere tuttavia opportunamente ed adeguatamente preinformata. Richieste di nuovi apporti, in corso d'opera o successive ad operazioni giŕ concluse, sono sempre discutibili. Sono quantomeno espressione di inadeguata trasparenza di importanti processi decisionali. Nei casi piů censurabili segnalano invece inesatte valutazioni dell'impatto finanziario, economico e patrimoniale dei progetti giŕ avviati.

Il presente elaborato di tesi ha lo scopo di fornire dati sulle cause e sulle modalità di frattura mediante l’esecuzione di una analisi frattografica su provini in lega d’alluminio, saldati caricati a fatica a trazione. Dopo un'introduzione allo studio della frattografia, applicazioni ingegneristiche, tecniche esecutive e distinzione fondamentale tra macrofrattografia e microfrattografia, e al fenomeno dell’affaticamento su componenti saldati, i fattori che influiscono ed alcuni risultati riscontrati in bibliografia, ci si concentra sul problema oggetto dello studio: il metodo di esame, le attrezzature e gli strumenti di misura, la frattografia delle superfici, documentata con immagini e dati prestazionali. Vengono correlate le prestazioni dei provini in esame secondo lo standard UNI EN 1999-1-3,2011 con lo stato superficiale interno ed esterno della frattura e come influiscono le discontinuità con l’integrità dei campioni. La giunzione mediante saldatura risulta un metodo non del tutto controllabile e ripetibile; metodi come l’analisi frattografica permettono di garantire e migliorare la progettazione e la sicurezza di componenti meccanici soggetti a fatica.

In campo ferroviario specifiche norme, regolamenti e direttive definiscono i vincoli da imporre nello svolgimento di analisi strutturali. Nel dettaglio, nel progettare un nuovo carro innovativo adatto a operare su tutta la rete ferroviaria europea, le cose si complicano considerevolmente a causa degli stringenti requisiti di sicurezza e performance richiesti dalla European Railway Agency (ERA), ente europeo centrale di normazione e armonizzazione in campo ferroviario. Scopo del presente lavoro è realizzare la verifica strutturale statica tramite modelli FEM delle strutture principali di un innovativo Carro Tramoggia TSI per la manutenzione linea.

The thesis proposed a experimental method for the assessment of the Notch Stress Intensity Factors (NSIF) of V-notches under mixed mode loadings without the use of particular techniques of experimental type in the preparation of the specimen and the use of sophisticated optical equipment laboratory. The NSIFs are calculated on the basis of a comparison of two digital photos of a calculation grid placed in the area of maximum stress concentration taken whit a digital camera. The photos are calculated to different load conditions and taken with a commercial digital camera. The method is particularly flexible in order to effect the introduction of an innovative compensation system errors and misalignments. The function performed by the compensation system can also seen as a calibration performed on the image and not a priori. The position of each dot in the refinement mesh is read automatically by the software. By using the parameter JV (J-integral applied to the V-grooves) provides directly NSIF of the notch under mixed mode (I and II). A mesh of dark spots is created on the surface near the notch tip and yhr spots have a diameter of abaut 20 pixel which is equivalent to a few tenths of a millimetre in standard applications. The technique is also applicable to plane models that reproduce the resistant section of a weld, in particular will be considered classical form of cruciform joints. Staric measurements were performed with normale tensile loads on speciments PVC or Aluminium. Is finally proposed an alternative employment of the technique for direct application on the surface instead of the notch in section for measuring the KI. This application is interesting because it potentially also be applied directly to the components in use. The accuracy of the experimental method with respect to the FE analysis is around then per cent.

Intentionally designed or accidentally caused, notches, cracks or defects are inevitably present in engineering components and can induce high stress gradients when a far field loading is applied. Then, structural strength assessments are often based on the local stress and strain state in the close neighbourhood of the stress raisers. The present PhD thesis is divided into six Chapters corresponding to different research topics, all related to new applications of important and widely employed local approaches to notched or cracked structural components. In the first Chapter, the adopted local approaches, namely the Notch Stress Intensity Factor-based approach (NSIF), the averaged Strain Energy Density (SED) criterion and the Peak Stress Method (PSM), are briefly introduced and described along with their theoretical frameworks. The second Chapter deals with brittle fracture under mixed mode static loading. A wide experimental campaign has been carried out on PMMA as well as on graphite cracked and notched specimens subjected to mixed mode I+II and I+III loading. Then, all experimental results have been reanalysed by means of the SED approach. The third Chapter deals with multiaxial fatigue loadings. First, the fatigue strength of severely notched titanium grade 5 alloy, Ti-6Al-4V, has been investigated. Then, the SED criterion has been applied for the first time to an industrial case study, that is the multiaxial fatigue strength assessment of steel welded rollers produced by Rulmeca S.p.a. Finally, some remarks about the phase angle effect on sharp V-notched components under multiaxial fatigue have been drawn on the basis of a proposed analytical frame. The fourth Chapter addresses the numerical study of 3D effects in notched and cracked components. Initially, the attention has been focused on coupled modes and on the effect of different boundary conditions in 3D cracked discs and plates subjected to nominal mode III or mode II loading. Then, the presence of three-dimensional effects has been investigated both theoretically and numerically in blunt notched components under cyclic plasticity conditions. The fifth Chapter, instead, is related to the comparison between different fracture criteria. The SED approach and that based on the Finite Fracture Mechanics (FFM) have been compared considering sharp V-notches under pure mode I or mode II loading. Finally the sixth Chapter address the link between the SED approach and the Peak Stress Method (PSM). Cracks under in-plane mixed mode I+II and out-of-plane mixed mode I+III loading have been investigated. A method to rapidly evaluate the averaged SED based on the peak stresses at the crack tip has been proposed. On the basis of the derived link, some practical applications related to the fatigue strength assessment of aluminium and steel butt welded joints and of tube-to-flange steel welded joints have been carried out.
Variazioni geometriche, come intagli, cricche o difetti in generale, sono comunemente presenti nella maggior parte dei componenti meccanici e possono indurre elevati gradienti di tensione per effetto dei carichi esterni. La valutazione della resistenza strutturale dei componenti meccanici è perciò generalmente basata sullo stato di tensione e deformazione locale, nelle adiacenze di tali variazioni geometriche. La presente tesi di dottorato è divisa in sei Capitoli corrispondenti a diversi argomenti di ricerca, tutti relativi a nuove applicazioni di importanti e ampiamente diffusi approcci locali a componenti strutturali intagliati o criccati. Nel primo Capitolo, sono brevemente introdotti e descritti gli approcci locali adottati, cioè l’approccio basato sul Notch Stress Intensity Factor (NSIF), il criterio basato sulla densità di energia di deformazione mediata (SED) e il Peak Stress Method (PSM), assieme alle loro basi teorico-analitiche. Il secondo Capitolo si occupa della frattura fragile sotto carichi statici di modo misto. Una campagna sperimentale estesa è stata eseguita su provini intagliati e criccati in PMMA ed in grafite soggetti a carichi di modo misto I+II e I+III. In seguito, tutti i dati sperimentali sono stati rianalizzati per mezzo dell’approccio SED. Il terzo Capitolo tratta il tema della fatica multiassiale. Inizialmente, è stata investigata la resistenza a fatica di una lega di titanio grado 5, Ti-6Al-4V, severamente intagliata. In seguito, il criterio SED è stato applicato per la prima volta ad un caso studio di interesse industriale: la valutazione della resistenza a fatica multiassiale di rulli saldati in acciaio, prodotti da Rulmeca S.p.a. e caratterizzati da cedimenti alla radice del cordone di saldatura. Infine, prendendo in esame componenti indeboliti da intagli a V acuti soggetti a carichi di fatica multiassiale, sono state tratte alcune osservazioni sull’effetto dell’angolo di fase sulla base di un nuovo approccio analitico. Il quarto Capitolo tratta lo studio numerico e teorico degli effetti 3D in componenti intagliati e criccati. Inizialmente, l’attenzione è stata focalizzata sui modi accoppiati e sull’effetto di diverse condizioni al contorno in dischi e piastre criccate, tridimensionali e soggette ad un carico nominale di modo III o modo II. Infine la presenza di effetti 3D è stata investigata sia dal punto di vista teorico che numerico in componenti indeboliti da intagli blandi e in condizioni di plasticità ciclica. Il quinto Capitolo, invece, è relativo al confronto tra diversi criteri di cedimento. Sono stati confrontati l’approccio SED e quello basato sulla teoria della Finite Fracture Mechanics (FFM), considerando intagli a V acuti soggetti a puro modo I o puro modo II. Infine, nel sesto Capitolo è stato investigato un legame tra il criterio SED ed il Peak Stress Method (PSM). Sono stati presi in esame componenti strutturali criccati soggetti a carichi di modo misto nel piano I+II e fuori piano I+III. È stato proposto un metodo per calcolare rapidamente il SED a partire dalle tensioni di picco valutate all’apice di cricca. Il legame ottenuto tra PSM e SED è stato poi impiegato nella stima della resistenza a fatica di giunti saldati testa a testa in acciaio ed alluminio e di giunti saldati tubo-su-flangia in acciaio sottoposti a carichi torsionali.

In steel megastructures welding is a widely used and accepted joining technique. However, welds are geometrical discontinuities, resulting in severe local stress gradients, which strongly affect the fatigue strength of components. Advanced fatigue assessments are usually based on the local stress and strain state in the close neighborhood of such stress raisers. Despite this, current standards are lacking in giving a real guidance on how to perform a reliable fatigue assessment. Still, most of them do not refer to any local concept and lead to the nominal stress method. Even so, no recommendations exist on how to derive the nominal stress from a finite element (FE) model and it is left to the engineering assessment of a designer to establish which nominal stress is the right one. Within this framework, the present Ph.D. thesis, focused on making the fatigue assessment of large steel structures possible, is divided into ten chapters. Purposes of this thesis are both giving scientific contributions to advanced local approaches for fatigue assessment and developing a method fully compliant with current standards, in order to be employed in the industrial context. In the first chapter, a general introduction and the state of the art on fatigue design of welded structures are presented, with the aim to clarify the motivations of the present research work. In the second chapter, the adopted local approaches, namely the notch stress intensity factor (NSIF) based approach, the averaged strain energy density (SED) criterion and the peak stress method (PSM), are briefly introduced and described along with their theoretical frameworks. The third chapter deals with the fatigue behavior of large-scale welded cover plates, for which non uniform fatigue classification is highlighted at standards’ level. Through the application of the SED approach and adopting both bi-dimensional and three-dimensional FE models, parameters which mainly affect the fatigue strength are identified and alternatives to those provided by standards are proposed. Experimental data of four geometric variants are successfully summarized into a unique scatter band in terms of SED, regardless of the weld geometry. The suitability of the SED approach and of the related design curve to perform the fatigue assessment of welded cover plates is, therefore, not proven wrong. The fourth chapter is focused on the local SED numerical computation. Its principal drawback, consisting in the need of a specific control volume centered on a notch tip (i.e. at the weld toe and at the weld root in case of welded joints), within which the strain energy density has to be averaged, is overcome by using coarse meshes completely free-generated. The method and its limitations are formalized. For the sake of generality, some practical applications are given by using both Ansys® and Straus7® FE software. Robustness in terms of insensitivity to mesh pattern, mesh refinement and FE formulation are proven advantages of the method. The fifth chapter establishes a link between local stress fields, near weld toes and roots, and the nominal stress components evaluated at a proper distance from the weld. An analytical relationship between such distance and the loaded plate thickness is provided. A criterion to estimate SED values, both at the weld toe and at the weld root, as well as a posteriori the related NSIFs, as an explicit function of the nominal load components (membrane loads, shear loads and bending moments) is also presented. The proposed method is suitable for automation to perform the large number of fatigue assessments that a nowadays complex steel structure requires. However, the current lack of normative compliance of both SED and NSIF approaches can be a possible obstacle in industrial applications. That is why in the sixth chapter a method, scientifically and normatively compliant, to improve the classical nominal stress approach for welded structures, which is still the most widely accepted and recognized in standards, is proposed. The methodological problem of the nominal stress definition is overcome through an original, finite element based approach, which takes into account both membrane and bending effects. An experimental validation is presented and the implications in fatigue design of large steel structures are discussed. The seventh and eighth chapters present a finite element post-processor, developed to perform the almost automatic fatigue assessment of a large structure. The post-processor is compatible with Straus7® finite element solver and it is based on shell models to be suitable for large assemblies. Many of the findings of the present research work are automated: local SED and NSIF approaches are implemented, as well as the modified nominal stress and, finally, the classical nominal stress and hot spot stress approaches. A very good agreement between “manually” performed assessments, both through global and local approaches, and those rapidly performed by using the post-processor is found. Further good agreement is found between expected fatigue lives estimated through the local SED approach and those estimated through the modified nominal stress, in the presence of bending stresses. The ninth chapter deals with the rapid estimation of residual notch stress intensity factors (R-NSIFs), due to the welding process, by using the PSM and Sysweld® FE dedicated software. First, the calibration of the PSM in Sysweld® environment is presented; afterwards, practical applications of the PSM to evaluate the R-NSIFs are illustrated. Finally, the tenth chapter presents some overall concluding remarks, in order to discuss the main obtained results.
Nelle megastrutture in acciaio la saldatura è una tecnica di giunzione ampiamente utilizzata. Tuttavia, le saldature rappresentano delle discontinuità geometriche e introducono elevati gradienti tensionali locali che influiscono negativamente sulla resistenza a fatica dei componenti. Secondo la letteratura scientifica recente, le analisi di resistenza a fatica più avanzate si basano sugli stati di tensione o deformazione locali calcolati in prossimità dei punti singolari. Ciononostante, le normative vigenti mancano di fornire una guida reale su come eseguire tali stime della resistenza fatica: la maggior parte di esse non fa riferimento agli approcci locali e prevede l'impiego del metodo della tensione nominale. Tuttavia, non esistono raccomandazioni su come ottenere la tensione nominale mediante un modello agli elementi finiti ed è demandato alla capacità ingegneristica del progettista stabilire quale sia quella adeguata. In questo contesto, la presente tesi di dottorato, focalizzata sul rendere possibile la stima della resistenza a fatica delle grandi strutture in acciaio, è divisa in dieci capitoli. Scopo della tesi è sia fornire un contributo scientifico ad alcuni tra i più avanzati approcci locali per la stima della resistenza fatica, che sviluppare un metodo pienamente conforme alle normative vigenti, al fine di poter essere impiegato nel contesto industriale. Il primo capitolo rappresenta l'introduzione generale sul tema trattato, lo stato dell'arte in materia di progettazione a fatica delle strutture saldate e le motivazioni della presente ricerca. Nel secondo capitolo vengono introdotti gli approcci locali adottati e le loro basi teoriche: l'approccio basato sui fattori di intensificazione delle tensioni (NSIF), il criterio della densità di energia di deformazione (SED) e il metodo della tensione di picco (PSM). Il terzo capitolo riguarda la caratterizzazione a fatica dei coprigiunti saldati, tipicamente impiegati come rinforzo nelle travi da ponte, per i quali è stata evidenziata una non uniforme classificazione a fatica a livello normativo. Mediante l'impiego dell'approccio locale SED e adottando modelli agli elementi finiti sia bidimensionali che tridimensionali, sono stati isolati i parametri che influiscono sensibilmente la resistenza e proposte soluzioni ottimizzate rispetto a quelle fornite dalle normative. I dati sperimentali ottenuti testando a fatica quattro differenti soluzioni geometriche sono sintetizzati con successo in un'unica banda di dispersione in termini di SED, indipendentemente dalla geometria della saldatura. L'approccio locale SED e la relativa curva di progettazione si sono dimostrati quindi adatti a stimare la resistenza a fatica dei coprigiunti saldati in acciaio. Il quarto capitolo è incentrato sul calcolo numerico del SED. La principale criticità dell'approccio, rappresentata dalla necessità di uno specifico il volume di controllo localizzato all'apice di un intaglio strutturale (al piede e alla radice dei cordoni di saldatura, nel caso dei giunti saldati), entro il quale l'energia di deformazione deve essere calcolata e mediata, è superata mediante l'utilizzo di maglie di calcolo (mesh) rade e generate in maniera completamente automatica da un generico algoritmo di meshatura. La soluzione proposta e le relative limitazioni di applicabilità sono stati formalizzati. La robustezza in termini di insensibilità alla tipologia di mesh, alla sua raffinatezza e alla formulazione degli elementi finiti sono alcuni dei vantaggi provati. La generalità del metodo è dimostrata anche mediante alcune applicazioni pratiche con l'impiego di differenti software agli elementi finiti. Il quinto capitolo stabilisce un collegamento tra i campi di tensione locali, in prossimità del piede e della radice dei cordoni di saldatura, e le componenti di tensione nominale valutate ad una adeguata distanza dalla saldatura stessa. Nel capitolo viene fornita una relazione analitica tra tale distanza e lo spessore della piastra caricata; inoltre, viene presentato un criterio per stimare il valore del SED, sia al piede che alla radice dei cordoni di saldatura, e, a posteriori, i relativi NSIFs, come esplicita funzione delle componenti di tensione nominale (sollecitazione membranale, flessionale e tagliante). Tale metodo si presta all'automatizzazione e, quindi, a condurre l'enorme quantità di verifiche a fatica richieste per una complessa struttura saldata in acciaio. Tuttavia, l'attuale mancanza di conformità normativa degli approcci locali SED e NSIF rappresenta un possibile ostacolo nelle applicazioni industriali. Per questo motivo nel sesto capitolo viene proposto un metodo, conforme alle normative vigenti e alla letteratura scientifica, per modificare il classico approccio nominale, che tuttora è il metodo di riferimento ampiamente accettato e riconosciuto. Il problema metodologico della definizione di tensione nominale in un modello agli elementi finiti viene superato attraverso un approccio originale che tiene conto sia degli effetti membranali che di quelli di flessionali. Viene presentata una validazione sperimentale e vengono discusse le implicazioni nella progettazione a fatica delle grandi strutture in acciaio. I capitoli settimo e ottavo presentano un post-processore ad elementi finiti, sviluppato per automatizzare l'analisi della resistenza a fatica di una struttura di grandi dimensioni. Il post-processore è basato sul solutore ad elementi finiti Straus7® ed è compatibile con modelli di tipo shell per essere adatto ai grandi assiemi strutturali. Molte delle proposte illustrate nella presente tesi sono state quindi automatizzate: gli approcci locali SED e NSIF, il metodo della tensione nominale modificato e, infine, gli approcci classici basati sulla tensione nominale e di hot spot. È inoltre mostrato un ottimo accordo tra le analisi condotte "manualmente", sia attraverso approcci globali che locali, e quelle eseguite rapidamente utilizzando il post-processore, riscontrando generalmente un ottimo accordo tra la vita a fatica stimata mediante l'approccio locale SED e quella stimata attraverso il metodo della tensione nominale modificata. Il nono capitolo tratta la stima rapida dei fattori di intensificazione delle tensioni residue (R-NSIFs), conseguenti al processo di saldatura, utilizzando il PSM e il software agli elementi finiti dedicato Sysweld®. Innanzitutto, viene presentata la calibrazione del PSM in ambiente Sysweld®; quindi vengono illustrate alcune applicazioni pratiche. Infine, il decimo capitolo riporta alcune osservazioni conclusive di carattere generale e la discussione dei principali risultati ottenuti.