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Appunti di Comportamento Meccanico dei Materiali Di Giovanni Zonfrillo
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Il documento copre il comportamento meccanico dei materiali strutturali, partendo dalla struttura atomica e dall'elasticità fino alla plasticità e al creep. Vengono analizzati i metodi di selezione dei materiali tramite mappe di interesse e MCDM, confrontando metalli, ceramici, polimeri e compositi. La trattazione approfondisce la fatica, la propagazione delle cricche con le leggi di Paris e Walker, il danneggiamento continuo e i modelli reologici per il comportamento viscoelastico. Infine, si esaminano parametri tempo-temperatura come Larson-Miller e Sherby-Dorn per valutare la vita a creep in condizioni operative complesse.
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- Il corso introduce i fondamenti del comportamento meccanico dei materiali strutturali, partendo dalla densità, dall'im impacchettamento atomico nelle configurazioni EC e CCC e dalle origini dell'elasticità nei solidi cristallini, per poi passare alla classificazione dei materiali in quattro famiglie (metalli, ceramici, polimeri, compositi) e alle mappe di interesse per la selezione basata su indice di merito, fasi di classifica con vincoli multipli e criteri MCDM come Global Criterion, Goal Programming e TOPSIS.
- Si analizzano i meccanismi di deformazione plastica e viscoelastica, includendo bande di scorrimento, dislocazioni, resilienza, tenacità ed effetto intaglio, con modelli reologici per il comportamento elastico-perfettamente plastico, incrudimento isotropo/cinematico, effetto Bauschinger e relazioni costitutive come quelle di Hollomon, Ramberg-Osgood e le leggi del creep (diffusivo, dislocazionale) che descrivono la deformazione istantanea, primaria e secondaria.
- La selezione dei materiali viene approfondita attraverso fattori determinanti come composizione, legame chimico e microstruttura, con esempi pratici di calcolo della rigidezza per molle elicoidali, confronto tra acciaio e titanio per ottimizzare massa e prestazioni, e analisi di componenti reali come riduttori, alberi e moli a fatica.
- Il comportamento a lungo termine è trattato tramite modelli fenomenologici di creep e rilassamento viscoelastico, con focus sui parametri tempo-temperatura di Larson-Miller, Sherby-Dorn e Manson-Haferd per costruire master curve, determinare la vita utile sotto carico termico e calcolare temperature massime ammissibili o diametri necessari per specifiche durate.
- La meccanica della frattura esamina la propagazione delle cricche tramite la legge di Paris, l'effetto del rapporto di ciclo R, la chiusura della cricca e il ritardo da sovraccarico secondo Willemborg, distinguendo tra fatica a basso e alto numero di cicli e valutando la validità della LEFM confrontando dimensione della cricca e raggio plastico.
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