Sulla stima di macro, micro e nano-durezza di materiali metallici mediante analisi elasto-plastiche agli elementi finiti
Il lavoro sintetizzato nel presente articolo si pone come obiettivo primario quello di investigare lapossibilita di stimare, mediante un approccio elasto-plastico agli elementi finiti, la durezza dei materiali metalliciconvenzionali, e questo sia a livello macroscopico, che a livello microscopico, c...
Saved in:
| Main Authors: | , |
|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Gruppo Italiano Frattura
2011-12-01
|
| Series: | Fracture and Structural Integrity |
| Online Access: | https://www.fracturae.com/index.php/fis/article/view/128 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| _version_ | 1841564145567137792 |
|---|---|
| author | Luca Susmel David Taylor |
| author_facet | Luca Susmel David Taylor |
| author_sort | Luca Susmel |
| collection | DOAJ |
| description | Il lavoro sintetizzato nel presente articolo si pone come obiettivo primario quello di investigare lapossibilita di stimare, mediante un approccio elasto-plastico agli elementi finiti, la durezza dei materiali metalliciconvenzionali, e questo sia a livello macroscopico, che a livello microscopico, che, infine, a livello nanoscopico.Per verificare validita e accuratezza della metodologia FEM sviluppata, sono state condotte una serie di analisisperimentali su tre materiali metallici aventi caratteristiche metallurgiche estremamente diverse: una legadfalluminio (Al 7075-T6), un acciaio a basso tenore di carbonio (BS970-En3B) e, infine, un acciaio austenitico(AISI 316L). Lfindentazione Vickers e stata simulata con analisi elasto.plastiche agli elementi finiti considerandocarichi di prova nellfintervallo tra 490 N e 490 ƒÊN e calibrando le simulazioni numeriche mediante curvemonotone tensione.deformazione ottenute da prove di trazione eseguite utilizzando provini sia di dimensioneconvenzionale che aventi larghezza della zona calibrata dellfordine dei 100 ƒÊm.La sistematica comparazione tra risultati sperimentali e simulazioni numeriche ha posto in evidenza comelfaumentare del valore della durezza misurata al diminuire della dimensione dellfimpronta possa essere imputataal ruolo giocato dalla reale morfologia del materiale, ruolo che diventa predominante sulla plasticitaconvenzionale quando le dimensioni della superficie indentata diventano comparabili con le dimensioni mediedella grana cristallina delle leghe esaminate. Tali fenomeni, pertanto, non hanno consentito di estenderelfutilizzo della meccanica del continuo fino ad un livello nanoscopico per determinare correttamente i valoridella durezza. Alla luce di questi risultati e stata, pero, proposta una semplice metodologia di correzione dellestime eseguite mediante gli elementi finiti che si e dimostrata un valido strumento da utilizzarsi in situazioni diinteresse pratico per stimare la durezza dei materiali metallici, indipendentemente dalla dimensione dellasuperficie indentata. |
| format | Article |
| id | doaj-art-05e0ed15a1f94158ad31ea479d4ef11f |
| institution | Kabale University |
| issn | 1971-8993 |
| language | English |
| publishDate | 2011-12-01 |
| publisher | Gruppo Italiano Frattura |
| record_format | Article |
| series | Fracture and Structural Integrity |
| spelling | doaj-art-05e0ed15a1f94158ad31ea479d4ef11f2025-01-02T23:01:47ZengGruppo Italiano FratturaFracture and Structural Integrity1971-89932011-12-0161910.3221/IGF-ESIS.19.04Sulla stima di macro, micro e nano-durezza di materiali metallici mediante analisi elasto-plastiche agli elementi finitiLuca SusmelDavid TaylorIl lavoro sintetizzato nel presente articolo si pone come obiettivo primario quello di investigare lapossibilita di stimare, mediante un approccio elasto-plastico agli elementi finiti, la durezza dei materiali metalliciconvenzionali, e questo sia a livello macroscopico, che a livello microscopico, che, infine, a livello nanoscopico.Per verificare validita e accuratezza della metodologia FEM sviluppata, sono state condotte una serie di analisisperimentali su tre materiali metallici aventi caratteristiche metallurgiche estremamente diverse: una legadfalluminio (Al 7075-T6), un acciaio a basso tenore di carbonio (BS970-En3B) e, infine, un acciaio austenitico(AISI 316L). Lfindentazione Vickers e stata simulata con analisi elasto.plastiche agli elementi finiti considerandocarichi di prova nellfintervallo tra 490 N e 490 ƒÊN e calibrando le simulazioni numeriche mediante curvemonotone tensione.deformazione ottenute da prove di trazione eseguite utilizzando provini sia di dimensioneconvenzionale che aventi larghezza della zona calibrata dellfordine dei 100 ƒÊm.La sistematica comparazione tra risultati sperimentali e simulazioni numeriche ha posto in evidenza comelfaumentare del valore della durezza misurata al diminuire della dimensione dellfimpronta possa essere imputataal ruolo giocato dalla reale morfologia del materiale, ruolo che diventa predominante sulla plasticitaconvenzionale quando le dimensioni della superficie indentata diventano comparabili con le dimensioni mediedella grana cristallina delle leghe esaminate. Tali fenomeni, pertanto, non hanno consentito di estenderelfutilizzo della meccanica del continuo fino ad un livello nanoscopico per determinare correttamente i valoridella durezza. Alla luce di questi risultati e stata, pero, proposta una semplice metodologia di correzione dellestime eseguite mediante gli elementi finiti che si e dimostrata un valido strumento da utilizzarsi in situazioni diinteresse pratico per stimare la durezza dei materiali metallici, indipendentemente dalla dimensione dellasuperficie indentata.https://www.fracturae.com/index.php/fis/article/view/128 |
| spellingShingle | Luca Susmel David Taylor Sulla stima di macro, micro e nano-durezza di materiali metallici mediante analisi elasto-plastiche agli elementi finiti Fracture and Structural Integrity |
| title | Sulla stima di macro, micro e nano-durezza di materiali metallici mediante analisi elasto-plastiche agli elementi finiti |
| title_full | Sulla stima di macro, micro e nano-durezza di materiali metallici mediante analisi elasto-plastiche agli elementi finiti |
| title_fullStr | Sulla stima di macro, micro e nano-durezza di materiali metallici mediante analisi elasto-plastiche agli elementi finiti |
| title_full_unstemmed | Sulla stima di macro, micro e nano-durezza di materiali metallici mediante analisi elasto-plastiche agli elementi finiti |
| title_short | Sulla stima di macro, micro e nano-durezza di materiali metallici mediante analisi elasto-plastiche agli elementi finiti |
| title_sort | sulla stima di macro micro e nano durezza di materiali metallici mediante analisi elasto plastiche agli elementi finiti |
| url | https://www.fracturae.com/index.php/fis/article/view/128 |
| work_keys_str_mv | AT lucasusmel sullastimadimacromicroenanodurezzadimaterialimetallicimedianteanalisielastoplasticheaglielementifiniti AT davidtaylor sullastimadimacromicroenanodurezzadimaterialimetallicimedianteanalisielastoplasticheaglielementifiniti |