Calcolatore di fatica di Soderberg

Il calcolatore del criterio di fatica di Soderberg valuta uno stato di tensione variabile usando tensione alternata, tensione media, limite di fatica corretto e limite di snervamento del materiale. Applica la relazione lineare conservativa tra queste grandezze e restituisce ogni contributo normalizzato, utilizzo, margine, fattore di sicurezza e un esito chiaro di sicurezza. Impieghi la stessa unità di tensione per tutti i dati; MPa, Pa, ksi e psi sono validi purché non vengano mescolati.

Che cosa misura la retta di Soderberg

Un carico ciclico può danneggiare un componente anche quando la tensione massima rimane sotto il limite di snervamento statico. Il diagramma di Soderberg separa la storia variabile in tensione alternata, che rappresenta l’ampiezza del ciclo, e tensione media, che ne rappresenta lo spostamento a trazione. Il criterio normalizza la tensione alternata rispetto al limite di fatica corretto e la tensione media rispetto al limite di snervamento a trazione, quindi somma i due contributi.

I valori inferiori a 1 ricadono nella zona sicura conservativa; 1 coincide con il confine; i valori superiori oltrepassano la retta. Il calcolatore mostra separatamente i due rapporti, così Lei può individuare se l’ampiezza ciclica o il carico medio a trazione assorbe la quota maggiore della capacità. Riporta inoltre l’utilizzo e il margine residuo, rendendo l’esito più verificabile di una semplice risposta positiva o negativa.

Il modello riguarda una tensione media di trazione non negativa e non converte implicitamente una media di compressione.

Come inserire i dati e interpretare il risultato

Inserisca la tensione alternata come ampiezza non negativa, non come intero intervallo picco-picco. Se un ciclo varia tra un minimo e un massimo, la tensione alternata è metà della differenza e la tensione media è il loro punto medio. Quando finitura superficiale, dimensioni, temperatura, affidabilità, concentrazione delle tensioni o modalità di carico sono rilevanti, utilizzi un limite di fatica corretto per il componente anziché il valore non modificato di un provino di laboratorio.

Il limite di snervamento deve essere quello a trazione per la condizione del materiale esaminata. Tutti e quattro i valori devono usare un’unità coerente, sebbene questa si annulli nei rapporti. L’utilizzo di Soderberg è la somma dei contributi alternato e medio.

Un utilizzo di 0.80 consuma l’ottanta per cento della capacità, lascia un margine di 0.20 e fornisce un fattore di sicurezza di 1.25 quando entrambe le tensioni applicate crescono in proporzione. Un fattore inferiore a 1 indica una condizione non sicura. Con tensioni applicate nulle il fattore risulta illimitato, poiché la divisione per utilizzo nullo non produce un valore finito.

Campo di validità, ipotesi e impiego tecnico

Soderberg è volutamente conservativo perché collega l’intercetta del limite di fatica a quella del limite di snervamento. È quindi utile per valutazioni preliminari, didattica, verifiche che privilegiano la prevenzione dello snervamento e controllo automatizzato di numerosi casi di carico. Non è un’analisi completa della durata a fatica.

Il calcolo presume che le tensioni alternata e media inserite rappresentino già lo stato locale critico e che il limite di fatica sia stato corretto per il componente reale. Non calcola la concentrazione delle tensioni o la sensibilità all’intaglio, non combina tensioni multiassiali, non stima la vita finita mediante curva S-N, non applica il danno cumulativo e non modella tensioni residue o plasticità ciclica. Confronti la conclusione con la norma di progetto, i dati del materiale, lo spettro di carico e l’affidabilità richiesta.

Goodman, Gerber, ellisse ASME, metodi deformazione-vita o meccanica della frattura possono risultare più adatti secondo materiale e modo di cedimento.