Riassunto analitico
La tesi illustra le metodologie impiegate per descrivere il comportamento strutturale del differenziale di una trattrice nel quale si erano precedentemente verificati cedimenti in fase di testing. Tale attività è stata svolta presso gli uffici di Design Analysis & Simulation all’interno di CNH Industrial. Le anomalie strutturali riscontrate hanno riguardato in particolare la rottura per fatica delle viti di collegamento tra corona dentata e flangia della scatola del differenziale in due aree distinte; scopo del lavoro è stato dunque replicare le condizioni di carico e contatto tra i vari componenti in modo da confermare e dimostrare le rotture avute durante la sperimentazione.
Si è così svolto uno studio approfondito sulle tecniche di calcolo per la risoluzione di problemi di natura non lineare che coinvolgessero in particolare la modellazione dei contatti e il controllo sulla plasticizzazione del materiale. Successivamente è stata condotta l’analisi dei carichi agenti sulla scatola a partire da considerazioni teoriche sulle ruote dentate; in particolare la procedura per l’ottenimento delle reazioni vincolari viene implementata per la casistica riguardante le coppie coniche a denti elicoidali e a spirale. La procedura che ha portato all’ottenimento del modello completo è stata suddivisa in diverse fasi. In primo luogo è stata realizzata una modellazione preliminare della scatola differenziale che non ha considerato i contatti con i componenti di collegamento, sostituiti da elementi monodimensionali. Questo primo step è in generale molto importante perché fornisce una valutazione sul comportamento dei vincoli e della struttura, nonché l’ordine di grandezza degli stress che possono così essere confrontati con i calcoli a mano. Nella seconda fase sono stati introdotti gli organi di collegamento filettati e le non linearità di contatto. Infine, la valutazione degli stress e le relative concentrazioni sono servite per la costruzione di un modello, ridotto ai soli elementi critici, che ha permesso di ricavare nuovamente le tensioni e giustificare in questo modo un target per sperimentazioni ed analisi successive.
Una volta validata tale procedura, essa è stata implementata per la verifica dell’integrità strutturale di un differenziale limited slip non ancora in produzione, per il quale sono state proposte alcune soluzioni costruttive che ne hanno garantito la resistenza statica e a fatica.
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