Proprietà Meccaniche dei Materiali e Fondamenti di Resistenza

Resistenza e Rigidità dei Materiali

La resistenza è la proprietà dei materiali di sopportare l'azione delle forze, mentre la rigidità del materiale è la capacità di resistere alla deformazione a cui tende il corpo.

Tipologie di Carico

• Carico Statico: applicato gradualmente da zero al valore massimo.
• Carico Dinamico: si applica a una certa velocità sul corpo che deve sopportarlo. Esso è diviso in carico improvviso, urto libero e urto forzato.
• Carico Improvviso: si applica il massimo del suo valore in un istante.

La forza interna nasce da un elemento resistivo e viene trasmessa attraverso una sezione piana di esso.

Principali Sollecitazioni Meccaniche

• Resistenza alla trazione: sforzo perpendicolare alla sezione trasversale del corpo che tende ad allungare le fibre.
• Compressione: lo sforzo è considerato negativo rispetto alla trazione, poiché il senso del carico è tale che tende a ridurre le fibre del pezzo.
• Flessione: agisce su un corpo che tende a piegarsi, comportando l'allungamento di alcune fibre e l'accorciamento di altre.
• Forza di taglio: è contenuta nella sezione di applicazione e tende a tagliare la parte facendo scorrere le sezioni interessate.
• Sforzo di Torsione (Coppia): si verifica quando le forze tendono a ruotare i pezzi sul proprio asse.
• Sforzo Composto: combinazione di diversi sforzi che agiscono sui solidi.
• Sforzo di Flessione Composta: uno sforzo combinato di flessione e di compressione.

La tensione è lo sforzo per unità di superficie.

La Legge di Hooke

La Legge di Hooke riguarda le forze che agiscono su un solido in relazione alla deformazione prodotta; indica un rapporto di proporzionalità, vale a dire che a doppia carica corrisponde una doppia deformazione e così via. La tensione massima che determina il confine dell'applicazione della legge di Hooke è il limite di proporzionalità.

Regole per il Disegno dei Diagrammi

• Calcolare le reazioni vincolari.
• La trave viene sezionata e vengono analizzate le sezioni a carico costante.
• È possibile ottenere gli sforzi interni di queste sezioni.
• Nella sezione in cui è presente un carico concentrato, ci sarà un salto nel diagramma del taglio.
• Nella sezione in cui è presente un carico concentrato, ci sarà un cambio di pendenza nel diagramma dei momenti flettenti.
• Quando la tensione di taglio è pari a 0, si ottiene il massimo Momento Flettente (MF).
• Prima di disegnare il diagramma del momento flettente, è necessario disegnare quello degli sforzi di taglio.

Classificazione della Flessione

• Flessione pura: in ogni sezione di questo pezzo esiste solo il momento flettente.
• Flessione semplice: in ogni sezione di quel pezzo sono presenti momento flettente e taglio.
• Flessione composta: in ogni sezione di quel pezzo sono presenti momento flettente, taglio e sforzo normale.

Diagramma Sforzo-Deformazione (Test di Trazione)

In un cilindro d'acciaio sottoposto a uno sforzo di trazione crescente gradualmente, partendo da zero, si rappresentano le tensioni e le deformazioni che emergono:

• Limite di proporzionalità: il periodo in cui l'allungamento è proporzionale ai carichi.
• Limite di elasticità: il punto E rappresenta il limite elastico. La zona OE è elastica perché, quando si interrompe il carico, il campione ritorna alla normalità; tuttavia, quando si supera il punto E, si verifica una deformazione permanente.
• Limite di snervamento (influenza): la sezione EF è leggermente curva. In questa fase inizia la zona plastica, visibile a partire dal punto F.