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Test di fatica ad alto numero di cicli (Test S-N) secondo DIN 50100, E466-15, ISO 1099

Prova di fatica ad alto numero di cicli (HCF)

Nella prova di fatica ad alto numero di cicli (anche test S-N) secondo DIN 50100 / ASTM E466-15 / ISO 1099, un materiale o un componente viene sollecitato con un carico (ciclico) che cambia periodicamente. La normativa ASTM D3479 descrive la prova sui compositi. 

La prova di fatica ad alto numero di cicli viene usata per la determinazione della resistenza a fatica a vita finita e della resistenza a fatica ad alto numero di cicli per carichi di trazione, compressione, flessione e torsione. Specialmente nel caso dei componenti, con questa prova si possono determinare i punti deboli in modo da poterli correggere e migliorare attraverso modifiche al design o al materiale. La resistenza alla fatica a basso numero di cicli non viene considerata in queste prove, viene determinata nei test di fatica basso numero di cicli.

Nella prova di fatica ad alto numero di cicli, l'ampiezza del carico e il carico medio rimangono costanti durante la prova di fatica single-stage. A seconda dell'ampiezza del carico, questo può essere applicato ad una frequenza variabile, prima che si verifichi il cedimento del provino.

Prova di fatica ad alto numero di cicli in accordo alle normative DIN 50100 / ASTM E466-15 / ISO 1099

In una prova di fatica ad alto numero di cicli, in cui vengono caricati ciclicamente diversi provini, vengono determinate la resistenza a fatica a vita finita e la resistenza a fatica ad alto numero di cicli di materiali e componenti.

  • La prova S-N viene eseguita fino al cedimento del provino (rottura, cricca).
  • Per questa prova, viene definito un numero particolare di cicli (numero soglia di cicli). Se il provino raggiunge questo numero soglia di cicli senza che si verifichi un cedimento evidente, è considerato durevole o viene definito come provino di runout.

Le tensioni medie, alte e basse del carico ciclico sono costanti per ogni prova di fatica ad alto numero di cicli. Per le prove sulla stessa curva S-N viene modificata solo la sollecitazione media, ovvero solo il rapporto tra sollecitazione massima e minima.

Curva S-N (Curva Woehler)

La curva S-N (di Wöhler) è un grafico su base statistica che mette in relazione la componente alternata di un ciclo di fatica con il numero di cicli che un provino sopporta prima della rottura.

Dal diagramma S-N è possibile leggere il numero massimo delle variazioni di carico per una certa ampiezza di carico.

La curva si divide in tre aree:

  • Fatica a basso numero di cicli K: l'elevata ampiezza del carico induce una deformazione plastica sul provino e lo fa cedere dopo un basso numero di cicli. L'area della fatica a basso numero di cicli non è coperta dalla norma DIN 50100.
  • Vita a fatica finita Z: a seconda dell'ampiezza del carico, il provino può sopportare solo un certo numero di cicli.

Curva della vita a fatica finita

Nella scala doppia logaritmica, la curva S-N dell’intervallo di vita a fatica finita è quasi dritta. La linea retta è anche chiamata curva della vita a fatica finita.

La posizione e l’inclinazione delle curve della vita a fatica finita dipendono da una serie di influenze:

  • Materiale
  • Geometria del provino
  • Tipo di carico
  • Condizioni di produzione
  • Trattamento termico
  • Rugosità della superficie

Prodotti per le prove di fatica ad alto numero di cicli in accordo alle normative DIN 50100 / ASTM E466-15 / ISO 1099

Per generare le ampiezze di carico necessarie per le prove di fatica ad alto numero di cicli, si possono utilizzare diverse macchine di prova, devono essere in grado di compensare le regolazioni o le variazioni della rigidità del provino o della configurazione di prova.

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