Riassunto analitico
L’utilizzo di codici agli Elementi Finiti assicura notevoli vantaggi in termini di risparmio di tempo e di costi e maggiore flessibilità in fase di progettazione e di verifica di componenti meccanici. Sfruttando tali strumenti, è quindi possibile testare un numero maggiore di soluzioni in modo “virtuale” e poter ridurre in modo significativo gli onerosi test distruttivi di verifica. Allo stesso tempo, affinando la fase di progetto del componente, è possibile diminuire la probabilità di incorrere in rotture in esercizio e in eventuali non conformità dei prodotti finiti.
A lato delle opportunità che i software commerciali offrono per effettuare determinate analisi agli Elementi Finiti, il presente lavoro si prefigge l’obiettivo di implementare specifici codici autocostruiti con lo scopo di aumentare le possibilità di tali procedure e renderle più flessibili e adatte a differenti esigenze. I risultati strettamente numerici delle simulazioni agli Elementi Finiti, saranno poi validati tramite determinati test-cases analitici e semi-analitici.
Tale percorso si finalizzerà in analisi strutturali e termo-strutturali di componenti motoristici, con particolare riferimento all’analisi dei fenomeni di fatica che li caratterizzano in fase di esercizio.
La generazione di codici di calcolo sarà affiancata anche da una caratterizzazione sperimentale dei materiali in campo elasto-plastico, fondamentale per ottenere risultati affidabili dalle analisi strutturali e a fatica.
Relativamente allo sviluppo dei codici autocostruiti, ci si concentrerà in particolare sull’implementazione e sull’evoluzione di un codice per il calcolo della vita a fatica, sia infinita che finita, di componenti meccanici. Lo scopo è di ottenere una routine che sia in grado di acquisire i dati di post-processing da un’analisi agli Elementi Finiti, elaborarli secondo differenti criteri scelti dall’utente e creare un pratico canale di visualizzazione degli stessi.
|
Abstract
Finite Element analyses allow to reduce time and costs and to increase the design flexibility during the initial stage of the design process of mechanical components. In fact, it is possible to create several virtual design solutions, thus reducing costly experimental destructive tests for validating purpose. At the same time, the possibility to improve the preliminary design of the component allows to reduce the probability of nonstandard parts and failures.
Besides existing Finite Element commercial software, the present activity aims to develop ad-hoc routines capable to increase the user’s possibilities. In particular, several routines will be developed, focusing on high-cycle and low-cycle fatigue criteria. The aim is to process Finite Element analysis results with a chosen fatigue criteria and create a practical way to correctly investigate the fatigue behavior of mechanical components. Analytical and semi-analytical models will be developed to validate numerical results of selected Finite Element test cases.
The developed methodology will be then applied for performing structural and thermo-structural analyses of engine components, aiming to investigate the fatigue phenomena that arise during engine operation. In order to correctly consider the real material behaviour in the Finite Element analyses, tensile static tests and low cycle fatigue tests will be performed. Temperature dependence material properties well be considered to increase the reliability of the thermo-structural Finite Elements forecasts.
|
