{"id":23558,"date":"2024-11-10T03:09:36","date_gmt":"2024-11-10T02:09:36","guid":{"rendered":"https:\/\/test.cfdfeaservice.it\/index.php\/2024\/11\/10\/la-meccanica-della-frattura\/"},"modified":"2024-11-10T03:09:36","modified_gmt":"2024-11-10T02:09:36","slug":"la-meccanica-della-frattura","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/test.cfdfeaservice.it\/index.php\/2024\/11\/10\/la-meccanica-della-frattura\/","title":{"rendered":"La Meccanica della Frattura"},"content":{"rendered":"
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La meccanica della frattura \u00e8 una disciplina che si inserisce nel contesto della scienza dei materiali<\/a><\/strong> di cui ne studia il comportamento sotto l\u2019azione di sollecitazioni meccaniche, concentrandosi in particolare sui cedimenti a fatica e sulla propagazione delle cricche.<\/strong><\/p>\n

di Franco Concli<\/em><\/p>\n

Sviluppatasi principalmente nel XX secolo, la meccanica della frattura combina principi della meccanica dei solidi, la teoria dell\u2019elasticit\u00e0 e fenomenologia dei difetti per modellare e meglio comprendere come e perch\u00e9 un materiale si rompa. Fare luce sul processo di frattura \u00e8 cruciale in numerose applicazioni ingegneristiche, dalla costruzione di infrastrutture sicure alla progettazione di componenti aerospaziali.<\/p>\n

Tipologie di frattura<\/h2>\n

La frattura pu\u00f2 avvenire in due modalit\u00e0 principali: la frattura fragile<\/em> e la frattura duttile<\/em>.<\/p>\n

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  1. Frattura fragile<\/strong><\/em>: In questa modalit\u00e0 di cedimento, il materiale si rompe senza una significativa deformazione plastica. Tipicamente, la frattura fragile \u00e8 associata a materiali quali ceramiche, vetro e alcune leghe metalliche (soprattutto a basse temperature). In questo contesto, la frattura avviene in modo molto rapido una volta raggiunto il carico critico, manifestandosi in una superficie di frattura generalmente piana <\/strong>e liscia<\/strong>. Un esempio tipico \u00e8 la rottura di un bicchiere di vetro, che avviene improvvisamente e senza preavviso.<\/li>\n
  2. Frattura duttile<\/strong><\/em>: Al contrario della frattura fragile, la frattura duttile \u00e8 caratterizzata da una significativa deformazione plastica<\/strong> prima del cedimento finale. In questo caso, il materiale mostra una notevole capacit\u00e0 di assorbire energia (sotto forma di deformazione) prima che si manifesti la frattura. La frattura duttile \u00e8 tipica di metalli quali gli acciai, le leghe a base rame e alluminio. La superficie di frattura tende a essere ruvida e irregolare, e spesso si pu\u00f2 osservare una zona ad elevata strizione (i.e. una riduzione della sezione trasversale dove la rottura ha avuto inizio).<\/li>\n<\/ol>\n

    La teoria della frattura<\/h2>\n

    La teoria della frattura pu\u00f2 essere fatta risalire ai primi studi di A.A. Griffith<\/em><\/a> che, nel 1921, propose una teoria capace di descrivere la propagazione delle cricche nei materiali metallici. Prima del lavoro di Griffith, era comune ritenere che un materiale si rompesse una volta raggiunto il limite di resistenza teorico calcolato. Tuttavia, questo limite era spesso molto pi\u00f9 elevato rispetto al valore effettivamente osservato (sperimentalmente) nelle applicazioni pratiche. La teoria di Griffith fu la prima capace di spiegare questa discrepanza includendo il concetto di difetti intrinseci, come micro-cricche o inclusioni, presenti all\u2019interno del materiale.<\/p>\n

    Teoria della frattura elastica di Griffith<\/h3>\n

    Griffith svilupp\u00f2 la sua teoria partendo da un bilancio energetico<\/strong>. Egli postul\u00f2 che una fessura si sarebbe propagata solamente qualora l\u2019energia di deformazione rilasciata durante la propagazione fosse risultata maggiore o uguale all\u2019energia richiesta per creare nuove superfici di frattura. L\u2019energia di superficie \u00e8 dunque una propriet\u00e0 fondamentale del materiale e rappresenta la quantit\u00e0 di energia richiesta per rompere i legami atomici su una superficie.<\/p>\n

    Il criterio di Griffith pu\u00f2 essere espresso matematicamente attraverso la relazione:<\/p>\n

    \"\"<\/a><\/figure>\n

    Dove:<\/p>\n