L’articolo presenta un confronto tra un approccio lineare e uno non lineare per l’accumulo del danneggiamento – in relazione a un danneggiamento per flessione a piede dente – e, in modo sintetico, i fondamenti teorici dell’accumulo del danneggiamento.
Fino alla fine del XIX secolo, il dimensionamento delle strutture e delle parti meccaniche si basava esclusivamente sulla resistenza statica. Se questo valore caratteristico di qualsiasi materiale viene superato (anche una sola volta), è molto probabile il manifestarsi di un cedimento.
Pertanto, gli ingegneri hanno progettato le parti in modo che la resistenza statica fosse sufficientemente maggiore al carico più elevato previsto durante il servizio.
Nel 1875, un treno austriaco deragliò tra le città di Linz e Salisburgo, a causa del cedimento di un assile. Fortunatamente, non ci furono vittime, ma le indagini sull’incidente risultarono particolarmente impegnative. Il cedimento, infatti, non poteva essere spiegato con alcuna teoria conosciuta. In questo contesto, Wöhler scoprì una riduzione della resistenza del materiale in presenza di carichi dinamici su cui si basa ancora oggi la teoria della fatica.
Analisi a fatica è un termine generico che riassumere le teorie e i metodi per calcolare la durata in esercizio dei componenti sottoposti a cariche dinamici e, nella maggior parte dei casi, variabili.
Le ipotesi di accumulo del danno (DAH) sono una parte importante dell’analisi a fatica. Se durante il funzionamento si hanno carichi variabili, per poter calcolare la durata d’esercizio di qualsiasi componente o struttura è necessario introdurre un’ipotesi DAH.
L’approccio più antico e ancora oggi utilizzato per l’accumulo del danneggiamento è quello lineare. Questo approccio risale alla prima metà del XX secolo ed è stato sviluppato e pubblicato da Palmgren e Miner.
A causa del fatto che la sequenza dei carichi non venga considerata, questo approccio risulta semplice da applicare a quasi tutti i casi reali.
Tale approccio lineare è anche il più comune per calcolare la durata degli ingranaggi sottoposti a carichi variabili. Gli standard internazionali quali le normative ISO 6336-6 o ANSI/AGMA 2101-D04 raccomandano anch’esse l’impiego di questo approccio per il calcolo degli ingranaggi.
Sebbene l’approccio lineare di accumulo del danneggiamento venga utilizzato frequentemente e i risultati consentano un dimensionamento affidabile degli ingranaggi, la ricerca ha dimostrato come la sequenza di applicazione del carico abbia un effetto significativo sulla durata degli ingranaggi.
Per sopperire a questa mancanza dell’approccio lineare all’accumulo del danno, negli anni sono stati proposti diversi approcci non lineari. Un approccio non lineare è in grado di considerare la sequenza di applicazione del carico nel calcolo del danneggiamento; per contro, però, richiede maggiore onere computazionale per la sua soluzione.
