Roberto Guglielmo CITARELLA | Progetti

STUDIO DELLA VITA A FATICA OLIGOCICLICA DI COMPONENTI DI MACCHINE MEDIANTE ANALISI FEM

Il programma dell’attività di ricerca è schematicamente articolato in quattro fasi che riguardano rispettivamente:1) caratterizzazione sperimentale in condizioni di carico statico e affaticante;2) preparazione di modelli CAD di moduli di scudo termico;3) analisi elasto-plastiche e termo-meccaniche FEM con valutazione dei punti critici;4) analisi dei risultati numerici e valutazione della vita a fatica.Più precisamente, la prima fase riguarda l’individuazione di parametri di materiale dei tubi di raffreddamento attualmente utilizzati negli scudi termici. Tali proprietà sono necessarie per calibrare i modelli di materiale da utilizzare in ambiente FEM. In dettaglio, le caratteristiche necessarie per le analisi sono: proprietà elasto-plastiche variabili con la temperatura per i diversi materiali considerati, proprietà termiche dei diversi materiali considerati, conducibilità e coefficienti di attrito per definire i contatti tra i vari materiali, parametri di fatica per valutare la vita dei componenti.La seconda fase del lavoro è la realizzazione, mediante software CAD, della geometria dei moduli da investigare.La terza fase sarà l’analisi globale e locale al FEM dei modelli CAD precedentemente creati. Le analisi FEM saranno svolte in step successivi: dapprima sarà analizzata la risposta termica in transitorio dei componenti a cui sarà applicato come carico il flusso termico proveniente dal plasma. In tal modo si ricaverà la variabilità della temperatura nel tempo e, successivamente, si utilizzerà tale dato come input per la successiva analisi termo-meccanica. Quest’ultima permetterà di ricavare la risposta in termini di deformazioni, tensioni e spostamenti del modello FEM globale considerato. Infine, saranno replicate entrambe le analisi termica e termo-meccanica localmente (sottomodellazione) per ottenere i risultati nelle zone maggiormente critiche con migliore precisione.La quarta e ultima fase del progetto comporta l’analisi dei risultati precedentemente ottenuti. Saranno implementati alcuni criteri di fatica multiassiale oligociclica al fine di stimare la vita dei moduli di scudo termico ipotizzato. Tali criteri si basano sulle tensioni e deformazioni ottenuti precedentemente e permetteranno di associare, a tali grandezze, la corrispettiva vita a fatica. L’adozione di vari criteri di fatica permetterà inoltre di poterne valutare le diverse potenzialità in termini di versatilità e accuratezza.