• saldatura
• inossidabile
• acciaio

La presente tesi si occupa dell’analisi del comportamento a fatica di strutture in acciaio inossidabile assemblate mediante saldatura a punti. Il materiale oggetto di studio è l’acciaio inossidabile AISI 301 1/4 duro, il cui uso è sempre più diffuso sia nel campo dei trasporti ferroviari che autoveicolistici. Il lavoro è stato svolto in collaborazione con una azienda operante nel settore ferroviario ed è articolato nelle seguenti parti:

• prove sperimentali in ambiente non corrosivo per l’individuazione di cricche di fatica nelle fasi di nucleazione e propagazione, su giunti a semplice sovrapposizione e con un unico punto di saldatura caratterizzati da parametri di saldatura scelti in accordo con le regole pratiche dell’AWS (American Welding Society)

• modellizzazione e simulazione numerica della propagazione della cricca e confronto con i risultati sperimentali

• analisi di alcuni metodi per la valutazione della resistenza a fatica di giunti di tipo semplice e confronto con i risultati ottenuti attraverso un modello agli elementi finiti realizzati nel presente lavoro; verifica riguardo la validità di un paramentro di fatica dipendente esplicitamente dallo spessore t delle lamiere del giunto

• introduzione e applicazione di un nuovo modello macro-meccanico per la previsione della vita a fatica su giunti rivettati, giunti rivettati con trasferimentodi carico e giunti saldati con un punto di saldatura, basato sull’approccio d’intensità di campo di sforzo

Sono stati ottenuti i seguenti risultati:

• le prove sperimentali hanno permesso di dimostrare e concludere che la vita a fatica di giunti saldati per punti è quasi interamente caratterizzata dalla propragazione di cricche e che un estensimetro, incollato sulla superficie esterna del giunto, rappresenta uno strumento in grado di valutare il grado di affaticamento del giunto stesso

• il modello Fem utilizzato per la simulazione di accrescimento della cricca si è dimostrato molto valido e di semplice concezione. L’analisi numerica infatti ha fornito dei risultati che rispecchiamo in maniera chiara e precisa quelli sperimentali

• si è dimostrato come un approccio basato sulla determinazione dello stato di tensione locale sul bordo del punto di saldatura, ottenuto grazie ad un modello Fem, sia non solo uno strumento flessibile (non limitando limitazioni per quando riguarda la geometria oggetto dell’indagine), ma anche altrettanto affidabile; si è dimostrato anche come il campo di tensione locale nell’intorno del punto di saldatura è governato dalla tensione radiale intensificata dal fattore pt e che l’introduzione di questo parametro può essere utilizzato per indagare la vita a fatica dei giunti saldati per punti in modo vantaggioso dal momento che può essere calcolato determinando il valore della tensione radiale attraverso semplici modelli Fem come quelli descritti e sviluppati nel seguente lavoro

• il nuovo modello macro-meccanico, chiamato approccio volumetrico, ha for-nito delle stime di previsione di vita a fatica rispetto ai dati sperimentali soddisfacenti solo per i casi di giunzioni semplicemente rivettate e giunti saldati con un punto di saldatura. L’applicazione del metodo a giunzioni rivettatte con trasferimento di carico, forse a causa della notevole variazione di geometria o forse per un modello Fem che rispecchia poco la realtà, danno previsioni che si discostano notelvemnte rispetto ai dati sperimentali. Questo nuovo modello rappresenta comunque un ulteriore contributo alle teorie già esistenti sull’argomento fatica