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Nov 27, 2023

Indagine sperimentale su quattro

Scientific Reports volume 12,

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 7275 (2022) Citare questo articolo

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Le strutture formate a freddo a pareti sottili erano, e sono tuttora, elementi strutturali molto popolari utilizzati nell'ingegneria meccanica. La tecnologia moderna e il progresso nell'ingegneria dei materiali consentono di fabbricare varie forme di componenti formati a freddo a pareti sottili. Pertanto, le combinazioni tra possibilità tecnologiche, proprietà dei materiali, carichi e requisiti ingegneristici sono ampie e illimitate per i componenti a pareti sottili. Lo scopo di questo articolo è quello di eseguire uno studio sperimentale di travi in ​​acciaio con canale a C formate a freddo sotto carichi di flessione su quattro punti basato sui fenomeni di instabilità globale e locale. È stato sviluppato un banco di prova con un sistema di supporto appositamente progettato per sottoporre le travi in ​​acciaio a pareti sottili a un carico di flessione su quattro punti, dove il supporto e i carichi sono stati applicati al centro di taglio della trave in acciaio a sezione aperta. È dimostrato che non è possibile eliminare completamente il carico di torsione su una trave a pareti sottili con una sezione aperta dove carico e supporto sono applicati nel centro di taglio perché le travi indagate non erano realizzate in modo ideale. Le travi a sezione aperta con pareti sottili sono molto sensibili alle condizioni al contorno e alla precisione geometrica. Anche la forza di gravità funziona. La metodologia di ricerca presentata può essere migliorata ed effettuare test con altre travi a parete sottile a sezione aperta.

I vantaggi delle strutture formate a freddo a pareti sottili rispetto alle sezioni metallurgiche classiche sono tali che le costruzioni con proprietà di durabilità simili sono molto più leggere. Inoltre, i componenti a parete sottile modellati a freddo presentano meno limitazioni considerando il processo di formatura. Lo sviluppo tecnologico dello scorso anno ha dato la possibilità di realizzare quasi tutte le lavorazioni a freddo di particolari in acciaio. I metodi analitici con aste e travi a parete sottile a sezione aperta derivano dalla teoria di Vlasow (1940), dove le ipotesi di piccoli spostamenti e le proprietà lineari tra sollecitazione e deformazione costituiscono la base per le dipendenze matematiche formulate. La teoria delle travi a sezione aperta a pareti sottili si basa sui presupposti della teoria dei gusci e delle piastre lunghe, dove la rigidezza strutturale, la stabilità globale e locale hanno il ruolo chiave durante la progettazione. L'introduzione alla stabilità teorica di barre, gusci, piastre e altre strutture è descritta da Timoshenko e Gere1. Al giorno d'oggi, ci sono molti articoli di ricerca in cui la resistenza e la stabilità delle strutture a pareti sottili sono di interesse per ingegneri e scienziati.

La stabilità delle travi a parete sottile con sezione aperta è stata studiata da Magnucki et al. e Magnucka-Blandzi e Zając2. Magnucki et al.3 nella loro monografia hanno descritto problemi di stabilità nei problemi di meccanica applicata. Hanno descritto la stabilità dei modelli strutturali di base come barre, travi e sistemi collegati di barre strutturali. Hanno presentato in modo approfondito la stabilità delle sottili piastre rettangolari o circolari e dei gusci rotanti. Il loro lavoro include un capitolo sulla stabilità delle travi a pareti sottili con sezioni aperte. Gli autori hanno applicato metodi basati sull'energia a studi analitici, presentando un problema pratico per i problemi dei serbatoi di acciaio. Hanno presentato esempi pratici dell'applicazione del metodo degli elementi finiti e moderni esperimenti di test di stabilità. Il tema della stabilità della struttura a pareti sottili è stato analizzato anche da Anbarasu4, 5. Ha presentato i risultati del comportamento di instabilità del canale con labbro a parete sottile in acciaio formato a freddo. Sono stati sviluppati metodi di ricerca sperimentale e computazionale. L'interazione delle modalità di buckling indagate, ad esempio locale, distorsivo, laterale e torsionale, è stata sottoposta a un modello numerico. È stata stimata la resistenza ultima e il momento flettente adeguato. Anbarasu5 nella sua ricerca ha ignorato le tensioni residue e ha applicato un modello di materiale plastico elastico perfetto senza incrudimento. La formula analitica proposta, in cui sono state stimate le interazioni tra le modalità di instabilità, può essere uno strumento di progettazione interessante per gli ingegneri.