Resistenza dei Materiali: Compressione, Taglio, Urto e Fatica

Resistenza dei Materiali

Compressione

La compressione è uno sforzo sostenuto simile alla trazione, ma con direzione opposta. È il tipo di lavoro caratteristico delle colonne o pilastri che portano il peso nella stessa direzione. La compressione è importante se la lunghezza della barra è elevata in relazione alle dimensioni della sezione trasversale. I provini di compressione di materiali lapidei (cemento, pietre, ecc.) sono a forma di cilindro con altezza pari a due volte il diametro. Sono utilizzati anche provini a forma di prisma o cubo. Quest'ultima modalità ha caratteristiche diverse in tensione. Nei metalli la prova di compressione è rara.

Nel caso dei metalli duttili, l'analisi è simile a quella di trazione, ottenendo i tre periodi (proporzionalità, snervamento e rottura). Nei metalli teneri (piombo, rame, ecc.) il primo periodo è quasi inesistente, e talvolta il flusso è così importante da portare a grandi deformazioni senza rompersi.

Taglio e Punzonatura

Resistenza al taglio: si determina il comportamento di un materiale sottoposto a uno sforzo costante, aumentando gradualmente fino ad ottenere la rottura (chiavi, chiodi, viti, bulloni, ecc.).

Prova di punzonatura: Prova di taglio, ma su una superficie cilindrica. Si può eseguire con qualsiasi macchina di prova universale, con gli accessori giusti.

Prova d'Urto

La prova d'urto, o prova di resilienza, ha lo scopo di determinare l'energia assorbita da un campione di una certa dimensione per rompersi in un colpo solo. È molto importante per valutare il comportamento del materiale per la fabbricazione di alcune parti e organi di macchine che devono essere sottoposti a sollecitazioni dinamiche. I campioni sono standardizzati e sono solitamente lunghi 55 millimetri con un lato della sezione quadrata di 10 millimetri. L'intaglio può essere a forma di V o U. La macchina più usata è il pendolo di Charpy.

Prova di Fatica

La prova di fatica è quella in cui il pezzo è soggetto a sforzi variabili in direzione e intensità, che si ripetono con una certa frequenza. Molti materiali, in particolare quelli utilizzati nella costruzione di macchine o strutture, sono soggetti a sforzi variabili che si ripetono frequentemente. Questo è il caso di alberi, assi, ruote, aste, cuscinetti, molle, ecc. Quando un materiale è sottoposto a stress che variano in grandezza e direzione continuamente, si rompe con carichi inferiori al normale per una rottura a tensione costante.

C'è un valore ΔσF sotto il quale non si verifica rottura per fatica. È il limite di fatica. Il carico di fatica è ripetitivo (ciclico) e ha un massimo e un minimo in ogni ciclo. La differenza tra i due valori (ΔσF) è il limite di fatica, indipendentemente dal numero di volte che si ripete.

Nel grafico, si osserva un ciclo di sforzo variabile a cui è soggetto il materiale. Questi cicli si ripetono, ma non necessariamente sono uguali. Se la differenza tra la tensione massima (σ_max) e lo sforzo minimo (σ_min) a cui è sottoposto il pezzo in un ciclo supera il valore (ΔσF), allora si corre il rischio di rottura se il fenomeno si ripete in più cicli.