Descrizione introduttiva

Complemento naturale alle tecniche di simulazione numerica per l’analisi tensionale di un elemento meccanico in esercizio sono le tecniche di rilevazione sperimentale degli stessi stati tensionali.

L’importanza della rilevazione sperimentale è messa in luce dalle seguenti considerazioni:

• Essa costituisce lo strumento di comparazione, validazione e taratura dei modelli di previsione analitico/numerici del sistema in esame;
  
• Costituisce la prova diretta per la valutazione dei coefficienti di sicurezza in esercizio del pezzo meccanico o civile;
  
• Costituisce la base, nell’acquisizione dati continuativa, per la rilevazione della storia di carico del pezzo e quindi per la successiva determinazione dei cumulativi di carico necessari per una corretta previsione di vita a fatica.
  

Fra le numerose tecniche sperimentali che sono state messe a punto per misurare lo stato di deformazione/tensione di elementi strutturali, un posto di primo piano spetta ai metodi estensimetrici basati sulla variazione di resistenza elettrica dei conduttori sottoposti a deformazione meccanica. Sebbene questo fenomeno fosse gia stato descritto nel 1856 da Lord Kelvin, solo verso la metà del XX secolo apparvero i primi estensimetri di serie funzionanti in base ad esso.

Attualmente la tecnica di misurazione estensimetrica ha raggiunto un notevole livello di perfezionamento, le sue applicazioni più importanti, sia dal punto di vista industriale sia dal punto di vista della ricerca, sono:

• L’analisi sperimentale delle sollecitazioni, vale a dire il rilievo sperimentale dello stato di deformazione nelle strutture da cui si deduce lo stato di tensione;
  
• La costruzione di trasduttori atti a misurare grandezze meccaniche quali forza,coppia, pressione.
  
  

Obiettivi

• Un primo obiettivo del corso è quello di fornire una guida utile nella scelta dell’estensimetro che risponde meglio alle esigenze delle differenti applicazioni, quindi di creare un bagaglio culturale che ne permetta la corretta applicazione, minimizzando e tenendo in debito conto le eventuali fonti di disturbo dei segnali elettrici.
  
• Un secondo obiettivo è quello di presentare un panorama sulle tipologie di celle di carico estensimetriche disponibili sul mercato illustrandone la specificità e le modalità di funzionamento per poi affrontare l’iter progettuale dello sviluppo e della taratura di un sensore di carico multiassiale.
  
• Un terzo obiettivo del corso è quello di formare una certa dimestichezza nella tecnica estensimetrica attraverso l’esecuzione pratica di alcune applicazioni di base.
  
  

Contenuti

Si richiamano alcuni aspetti teorici per rendere immediata la relazione tra la variazione di resistenza e la deformazione. Si dà una descrizione degli estensimetri e se ne forniscono i criteri di scelta. Si richiama la teoria del ponte di Wheatstone inerente le modalità di collegamento degli estensimetri per la rilevazione delle variazioni di resistenza indotte dalle deformazioni dei punti estensimetrati. Si fa un’analisi dettagliata dell’influenza della temperatura illustrando le modalità di collegamento per minimizzarne l’effetto.

Viene esposta la teoria per l’elaborazione delle misure estensimetriche ed in particolare delle “rosette”.

Si forniscono le conoscenze di base per la progettazione e taratura di celle di carico multiassiali, inoltre si illustrano le differenti modalità di connessione degli estensimetri per test di: compressione, tensione, flessione, torsione, taglio.

Destinatari

Il corso è rivolto alle seguenti figure professionali: progettisti ed analisti che abbiano l’esigenza di un riscontro sperimentale, tecnici di laboratorio orientati alle prove sperimentali in generale, responsabili di progetto che vogliano integrare i risultati FEM con i relativi risultati sperimentali, che abbiano bisogno di rilevare direttamente i carichi di progetto e definire correttamente i cumulativi di carico per le previsioni di vita a fatica.

Prerequisiti

Elementi di elettrotecnica e di teoria dell’elasticità dei materiali costituiscono dei prerequisiti comunque non essenziali ai fini dell’applicazione delle tecniche estensimetriche. Elementi di calcolo matriciale costituiscono un prerequisito per la comprensione della taratura e l’elaborazione dei dati delle celle di carico multiassiali.

Materiale didattico

Ad ogni partecipante verrà fornita all’inizio del corso copia delle diapositive utilizzate durante le lezioni.

Programma

• Primo giorno: teoria esposta nei contenuti
  
• Secondo giorno: applicazioni pratiche estensimetriche