Sviluppo di metodi di progettazione per lo studio del danneggiamento a fatica di componenti meccanici

L’attuale complessità dell’innovazione tecnica e dello sviluppo industriale richiedono sempre più l’adozione di un approccio alla progettazione meccanica di tipo multidisciplinare che consideri non solo il singolo componente ma l’intero sistema tecnico nel quale è inserito. Il presente lavoro di tesi si propone di approfondire ed integrare, applicandoli a varie problematiche, diversi metodi per lo studio del danneggiamento a fatica di componenti meccanici soggetti a carichi di esercizio, illustrando i vantaggi e il potenziale innovativo che deriva dalla sinergia di questi approcci. Il lavoro si sviluppa a partire dall’approfondimento di modelli teorici per la progettazione a fatica di componenti e strutture saldate proposti in letteratura che vengono applicati allo studio di particolari problematiche strutturali e confrontati con i metodi proposti dalle normative di progettazione. In questo modo viene messa in rilievo, sulla base di evidenze sperimentali, la necessità di integrazione di diversi approcci teorici. Lo studio si allarga quindi a considerare le problematiche di danneggiamento a fatica di un componente meccanico complesso quale le campane da chiesa. Questo argomento, nato dalla partecipazione ad un progetto di ricerca europeo, viene affrontato sia dal punto di vista dello sviluppo di un programma per la simulazione del comportamento dinamico delle campane, sia dal punto di vista della caratterizzazione sperimentale del comportamento a fatica del materiale. Questo secondo approccio, che prevede anche l’applicazione di modelli teorici per la sintesi dei risultati, oltre ad approfondire cause e parametri di influenza nei fenomeni di danneggiamento, ha l’obbiettivo di rendere possibile, in futuro, l’applicazione dei risultati delle simulazioni per previsioni di resistenza a fatica delle campane. Infine, l’integrazione e l’effetto sinergico di diversi approcci allo studio di problematiche di danneggiamento a fatica trovano completa concretizzazione nello sviluppo di un banco elettromeccanico per prove a fatica in torsione. Quest’attività, punto di partenza per lo sviluppo di sistemi di prova flessibili per la caratterizzazione di materiali e la prova di componenti, permette di far convergere metodi specifici con competenze trasversali che ampliano i confini della progettazione meccanica in senso stretto, dimostrando di avere grandi potenzialità dal punto di vista dei risvolti applicativi sia per la ricerca che per le collaborazioni con realtà industriali.