Stima della resistenza a fatica di dettagli saldati in acciaio soggetti a carichi di flesso-torsione in fase con il metodo della tensione di picco

Nella progettazione a fatica di giunti saldati, il metodo della tensione di picco (PSM) è essenzialmente un’applicazione ingegneristica, orientata agli elementi finiti dell’approccio locale basato sui fattori di intensificazione delle tensioni degli intagli (NSIF). Il PSM consente di stimare rapidamente gli NSIF sfruttando le tensioni di picco singolari lineari elastiche calcolate da analisi agli elementi finiti adottando mesh piuttosto rade, se confrontate con quelle richieste per valutare gli NSIF a partire dalle distribuzioni di tensione locali. Originariamente, il PSM è stato validato per carichi assiali o flessionali e per la pura torsione, di recente il metodo è stato esteso a giunti soggetti a carichi di fatica multiassiale, sia in fase che fuori fase. Utilizzando la densità di energia di deformazione mediata (SED) come criterio di resistenza a fatica, è possibile definire una tensione di picco equivalente, la quale può essere adottata per stimare le rotture a fatica al piede o alla radice del cordone di saldatura in combinazione con una curva di progettazione. In questo contributo sono stati testati a fatica dettagli saldati in acciaio di interesse industriale, di tipo piastra-su-tubo, soggetti a carico di flesso-torsione in fase. Sono stati considerati giunti a piena penetrazione, sia in condizioni “as-welded” che trattati termicamente, di interesse per la struttura di una giostra di tipo ‘Roundabout’, e giunti a cordone d’angolo trattati termicamente presenti in attuatori per valvole a quarto di giro con cinematismo a glifo, tipicamente montati su valvole on/off e di controllo a farfalla o a sfera di impianti Oil&Gas. I dati sperimentali ottenuti sono stati rianalizzati usando il PSM. La tensione di picco equivalente ha dimostrato di poter prevedere il punto di innesco della cricca di fatica in accordo con le osservazioni sperimentali, inoltre è stato ottenuto un buon accordo tra i dati sperimentali e la curva di progettazione basata sul PSM.