Gruppo Italiano Frattura (IGF)
Not a member yet
215 research outputs found
Sort by
Structural durability assessment of welded offshore K-nodes by different local design concepts
No full textThe structural durability design of complex welded structures should not rely only on one single design method but should apply different methods for assuring the reliability of the assessment. In this context the application of the structural stress concept, notch stress concept and crack propagation concept are discussed through the example of K-nodes used in energetic offshore constructions like oil platforms or wind power plants, presenting the state of the art
Fatigue failure of welded connections at orthotropic bridges
No full textOrthotropic decks were applied to the long span bridges after World War II due to several advantages, such as light weight, high strength, few deck joints, durability, rapid construction, life-cycle economy. The fatigue problem of orthotropic decks was realized twenty years ago since fatigue failure was found. In the past two decades large amount of studies and investigations were carried out and fruitful achievements were obtained. It was found that most of the fatigue cracks were occurred at the welded connection details, such as rib-to-deck plate, rib-to-diaphragm, and rib-to-diaphragm-to-deck plate (RDDP). These connections are sensitive to fatigue cracking due to high concentrated stress and residual stress at welded connections. In this paper practical fatigue failure cases at the welded connections, ease to occur fatigue cracking, are presented, and analyzed through a numerical modeling of orthotropic deck via FE (finite element) software. Furthermore, the improvement technologies of fatigue are also discussed. The results of the analysis can be contributed to the evaluation of the fatigue design for the orthotropic deck
Comportamento a fatica dei giunti saldati in funzione della densità di energia di deformazione locale: influenza dei campi di tensione singolari e non singolari
No full textIn the Strain Energy Density (SED) approach for fatigue strength assessments of welded joints a well-defined control volume is considered. This volume surrounds the weld root or weld toe, both modelled like sharp (zero radius) V-notches with different opening angles. The volume becomes a circular sector under plane strain conditions, with the radius being about 0.3 mm for welded joints made of structural steel. The mean value of the SED mainly depends on the singular stress fields when the main plate thickness is large enough, whereas the influence of the T-stress component cannot be neglected in the case of thin-walled welded joints. Both contributions are directly accounted for by using finite element models, also when the relevant meshes are quite coarse. This fact makes the application of the SED approach easier than any stress-based approach in the case of complex structures.Due to three-dimensional effects, a non conventional out-of-plane singular mode can be present, in addition with respect to modes I and II of the Williams’ solution. This out-of-plane mode, analogous to the Mode III, is discussed here with reference to welded (seam) lap joints under tensile-shear loads
Fatigue life estimation in welded joints under multiaxial loadings
No full textWelded joints are frequently locations for cracks initiation and propagation that may cause fatigue failure of engineering structures. Biaxial or triaxial stress-strain states are present in the vicinity of welded joints, due to local geometrical constraints, welding processes and/or multiaxial external loadings. Fatigue life evaluation of welded joints under multiaxial proportional (in-phase) cyclic loading can be performed by using conventional hypotheses (e.g. see the von Mises criterion or the Tresca criterion) on the basis of local approaches. On the contrary, the fatigue life predictions of welded joints under non-proportional (out-of-phase) cyclic loading are generally unsafe if these conventional hypotheses are used. A criterion initially proposed by the authors for smooth and notched structural components has been extended to the fatigue assessment of welded joints. In more detail, fatigue life of welded joints under multiaxial stress states can be evaluated by considering a nonlinear combination of the shear stress amplitude (acting on the critical plane) and the amplitude and the mean value of the normal stress (acting on the critical plane). In the present paper, fatigue lifetimes predicted through the proposed criterion are compared with experimental fatigue life data available in the literature, related to fatigue biaxial tests
L’importanza del “parametro energetico” temperatura per la caratterizzazione dinamica dei materiali
No full textLe esperienze maturate nel campo dell’analisi termica di materiali utilizzati nelle costruzioni meccaniche [1,2,3] hanno permesso di evidenziare come il rilievo della temperatura (terzo parametro) in prove statiche e dinamiche costituisca un indicatore molto importante ai fini della caratterizzazione dinamica del materiale. Essendo il rilascio termico funzione dell’energia applicata per portare a rottura il materiale, il rilievo di parametri ad esso legati, induce a nuovi ipotesi e definizioni di limiti di fatica e resistenza a tempo. Mediante l’analisi termica è possibile valutare anche parametri correlabili con il valore limite di energia a rottura El del materiale. In [4] era stato già messo in evidenza da A. Risitano e Altri che, in prove statiche di trazione, l’inizio della zona di prima plasticizzazione del materiale, in termine di tensione, era osservabile dalla curva di variazione di temperatura deltaT con il procedere della prova. Nello stesso lavoro si evidenziava come la velocità di prova avesse poca influenza sui valori della variazione di temperatura specialmente durante la fase elastica. Operando con sensori sempre più precisi e per obbiettivi rivolti alla ricerca dell’energia limite a rottura è stato osservato dagli autori che il seguire la variazione della temperatura sulla superficie del provino, in prove statiche di trazione, permette di legare i classici valori di resistenza all’oscillazione ?0 con una “temperatura limite” T0 corrispondente all’inizio di andamenti non lineari della stessa. In questa sede si evidenzia un modello di comportamento fisico del materiale durante le prova di trazione che giustifica, in modo semplice, la capacità di risalire, attraverso la conoscenza sperimentale del limite di comportamento termo-elastico, ai classici parametri di resistenza a fatica.
Viene riportato, a titolo di esempio, il risultato relativo a provini piatti forati in acciaio facenti parte di una serie utilizzati per altri scopi (formeranno oggetto di altra pubblicazione) con i quali anche mediante prova statica si è determinata la loro resistenza all’oscillazione
Sulla stima della vita a fatica di giunti saldati soggetti a carichi multiassiali ad ampiezza variabile
No full textNel presente articolo viene proposta una nuova metodologia di progettazione a fatica, basata sull’utilizzo del metodo delle Curve di Wöhler Modificate, per la previsione della vita a fatica di giunzioni saldate, sia in acciaio che in alluminio, soggette a carichi multiassiali ad ampiezza variabile. In particolare, il criterio delle Curve di Wöhler Modificate è stato applicato determinando l’orientazione del piano critico mediante il Metodo della Massima Varianza, ovvero definendo il piano critico come quello contenente la direzione che sperimenta la massima varianza della tensione tangenziale risolta. L’accuratezza della metodologia di progettazione a fatica proposta nella presente memoria è stata valutata mediante due serie di dati sperimentali di letteratura ottenute sollecitando, sia ad ampiezza costante che variabile, giunti saldati tubo-piastra in acciaio e lega di alluminio con carichi di flesso/torsione in fase e sfasati di 90°. Il criterio delle Curve di Wöhler Modificate, applicato in concomitanza con il Metodo della Massima varianza, si è dimostrato capace di fornisce stime accurate della durata a fatica anche in presenza di sollecitazioni multiassiali ad ampiezza variabile, e questo sia quando applicato in termini di tensioni nominali che in termini di tensioni di “hot-spot”
Fatigue design of welded joints using the finite element method and the 2007 ASME Div. 2 Master curve
No full textFatigue design of welded structures is primarily based on a nominal stress; hot spot stress methods or local approaches each having several limitations when coupled with finite element modeling. An alternative recent structural stress definition is discussed and implemented in a post-processor. It provides an effective means for the direct coupling of finite element results to the fatigue assessment of welded joints in complex structures. The applications presented in this work confirm the main features of the method: mesh-insensitivity, accurate crack location and life to failure predictions
Modellazione efficiente agli elementi finiti per l’analisi a collasso di strutture incollate complesse
No full textIl lavoro verifica l’applicabilità di un modello semplificato agli elementi finiti per l’analisi a collasso post elastico di strutture incollate complesse in parete sottile. Al fine di superare le limitazioni dei modelli di letteratura come l’uso di elementi speciali, il lavoro sfrutta un modello ridotto già presentato dagli autori in campo elastico. Tale modello è basato sulla rappresentazione degli aderendi mediante elementi semistrutturali (piastre o gusci) e dell’adesivo per mezzo di speciali elementi coesivi. La continuità strutturale tra aderendi e adesivo è ottenuta mediante vincoli interni (tied mesh) che accomunano i gradi di libertà dei nodi mutuamente affacciati di aderendi ed adesivo. La struttura analizzata è un simulacro di incollaggio industriale e produce nella strato adesivo una sollecitazione complessa, analizzabile solo con modelli numerici. Si considera una struttura tubolare in parete sottile a sezione quadrata, fatta di due spezzoni posti testa a testa e incollati con fazzoletti di lamiera sui quattro lati. La struttura è sottoposta a flessione a tre punti fino al cedimento e la zona incollata posta disassata rispetto al punto di applicazione del carico riceve una sollecitazione indiretta. I risultati dell’analisi FEM, confrontati direttamente con le curve sperimentali forza-spostamento, evidenziano una buona accuratezza del metodo, in termini di rigidezza, forza massima e comportamento post elastico della struttura, accompagnati da ridotte dimensioni del modello e tempi di calcolo molto contenuti. Grazie a questi vantaggi, la procedura si presta ad effettuare l’analisi di strutture incollate complesse, altrimenti ingestibili se affrontate con una modellazione agli elementi finiti tradizionale
Verifica a fatica dei giunti saldati sulla base di misure di deformazione locale
No full textLo studio della resistenza a fatica delle giunzioni saldate rappresenta un campo di prova molto interessante dal punto di vista scientifico, con ricadute pratiche altrettanto importanti. Si tratta in generale di fornire dei metodi di verifica e progetto deterministici, come è proprio dell’ingegneria, per revedere il comportamento meccanico di un materiale che, quando è sotto forma di saldatura, cambia le sue proprietà meccaniche e microstrutturali rispetto al materiale base, si dispone in una geometria locale del cordone estremamente variabile e non definibile a priori, è infine affetto da campi di tensione residua non proprio trascurabili. In questo lavoro, partendo da una breve panoramica sui principali indicatori e metodi che sono stati utilizzati nel corso degli anni per la stima dello stato di sollecitazione in un giunto saldato e della vita residua a fatica, si presenta l’approccio basato sulla misura della deformazione locale che è stato seguito da diversi autori nel corso degli anni, evidenziandone i vantaggi ma anche le limitazioni rilevate attraverso le numerose attività sperimentali direttamente eseguite