Indice

4.1 Introduzione
4.2 Apparecchiatura di prova
4.3 Strumentazione di misura
4.4 Rilevazione dati
4.5 Informazioni acquisite
4.6 Indagine microscopica
4.7 Macchina prove statiche
4.8 Materiale analizzato
4.9 Prove di indentazione
4.9.1 Prove di indentazione dinamiche
4.9.2 Prove di indentazione statiche
4.10 Determinazione di alfa
4.11 Determinazione di Ceq

In questa sezione verranno riportate le procedure ed i risultati ottenuti attraverso le prove sperimentali. Si inizia con una breve descrizione delle macchina di prova, statica e dinamica, in cui sono state effettuate le prove di indentazione con i diversi tipi di vincolo utilizzati, per poi continuare nell'analisi delle diverse prove.

La macchina utilizzata per prove di impatto a bassa velocità', del tipo a caduta libera (Drop-Weight), e' stata progettata e realizzata presso il DIMECA. Permette di eseguire prove in condizioni simili a quelle reali, garantendo ad energia e velocità' di impatto ampi intervalli di variabilità'. Le sue caratteristiche principali sono:

La relativa apparecchiatura di misura utilizzata è costituita da:

Di seguito riportiamo una fotografia della macchina Drop Weight un primo piano fotografico dell'ariete ed un disegno dello stesso.

Figura IV.1. Schema della macchina d'impatto.

Figura IV.2. Schema dell'impattatore.

Figura IV.3. Fotografia della macchina dinamica.

Figura IV.4. Fotografia dell'impattatore.

La zona terminale dell'ariete che viene a contatto con il provino è sagomata con una punta a forma emisferica con raggio di 1/2 di pollice (0.006125 mm). Questa scelta è stata fatta in rapporto a quanto riportato dalla bibliografia. Gli estensimetri [Bray, 1965] su questo posizionati sono del tipo a semiconduttore con factor gage Km=146±3%, resistenza Rm=351 Ohm±2% e base di misura quadrata di lato pari a 1mm. Il segnale in uscita risulta essere estremamente elevato e, venendo ulteriormente amplificato dall'acquisitore digitale, genera in uscita delle curve di misura poco disturbate dal rumore di fondo. Poiché l'acquisitore digitale è in grado di trattare solo quarti di ponte e mezzi ponti solo con estensimetri da 120 Ohm, ci siamo visti costretti ad utilizzare un ponte completo con due estensimetri del tipo a semiconduttore, con la direzione sensibile orientata lungo l'asse, e due estensimetri di tipo resistivo (con Rc=350 Ohm e factor gage Kc=2) orientato trasversalmente all'asse del ponte. A causa della minore tolleranza di resistenza degli estensimetri a resistenza rispetto a quelli a semiconduttore, per equilibrare automaticamente il ponte, cosa che la strumentazione non è in grado di fare, si è posto una resistenza variabile compensatrice da 0.5 Ohm in parallelo in uno dei lati. Alimentando il circuito in corrente continua, variando la posizione della vite del potenziometro e visualizzando il tutto attraverso un voltmetro digitale, si è effettuata un'equilibratura preliminare del ponte.
Lo schema è quello usuale del ponte con i quattro lati attivi, disposti a due a due rispettivamente parallelamente e normalmente fra loro, per la quale la sua sensibilità risulta essere massima, compensando al contempo gli effetti di temperatura, essendo tali estensimetri montati sullo stesso organo meccanico. Lo stesso avviene in caso di un'eccentricità del carico, la quale genererebbe una flessione deviata che a sua volta produce deformazione positiva su un estensimetro e una, uguale e contraria, su quello adiacente. Lo schema è quello usuale del ponte con i quattro lati attivi, disposti a due a due rispettivamente parallelamente e normalmente fra loro, per la quale la sua sensibilità risulta essere massima, compensando al contempo gli effetti di temperatura, essendo tali estensimetri montati sullo stesso organo meccanico.
Lo stesso avviene in caso di un'eccentricità del carico, la quale genererebbe una flessione deviata che a sua volta produce deformazione positiva su un estensimetro e una, uguale e contraria, su quello adiacente. Gli estensimetri di misura R1 ed R2 sono applicati su due generatrici diametralmente opposte mentre gli estensimetri compensatori R2 ed R4 sono disposti, trasversalmente ad essi, lungo una circonferenza esterna. In caso di un carico applicato assiale avremo che gli estensimetri di misura misurano le deformazioni assiali, mentre quelli compensatori misurano le deformazioni trasversali:

essa genererà una variazione della resistenza delle resistenze dei lati degli estensimetri:

La quale può essere facilmente misurata attraverso la conoscenza delle variazioni della resistenza. Esse, a loro volta, genereranno un certo squilibrio del ponte DE0:

Dove E rappresenta la tensione di alimentazione del ponte. Facilmente, dalla misura dello squilibrio del ponte si può risalire, noti K, n ed E, al valore della deformazione assiale.
Nel nostro caso le cose non sono così lineari in quanto i due estensimetri compensatori hanno un factor gage pari a circa 2 a fronte di un valore di 146 per quelli di misura. Da ciò deriva che la loro uscita è inferiore di un fattore pari a 70 rispetto a quella degli estensimetri di misura. Oltretutto essi misurano una deformazione, quella trasversale, che risulta essere molto minore (di circa un terzo) di quella assiale: dunque lo squilibrio che essi genereranno sarà estremamente piccola rispetto a quella prodotta dagli estensimetri a semiconduttore.

Dove:

Km = factor gage degli estensimetri di misura;
Kc = factor gage degli estensimetri compensatori;

Da ciò si evince come il segnale elettrico in uscita sia rappresentativo del doppio delle deformazioni assiali della punta.

INDICE | INTRODUZIONE | CAPITOLO 1 | CAPITOLO 2 | CAPITOLO 3 | CAPITOLO 4 | CAPITOLO 5 | CONCLUSIONI | BIBLIOGRAFIA | RINGRAZIAMENTI