Università degli studi di Perugia
Facoltà di Ingegneria
Mappature di stress senza contatto mediante
termoelasticità su componenti dello sterzo di una
macchina movimento terra mediante tecniche di
misura termoelastiche
J. Pirisinu, G. L. Rossi, R. Marsili, S. Geremia*
Università di Perugia
*Carraro SpA - Campodarsego
OGGETTO DELLO STUDIO
- Termoelasticità I materiali sottoposti a sollecitazioni che ne
provocano una variazione di volume
subiscono una variazione di temperatura :
•Il fenomeno è chiamato effetto termoelastico
legge di Kelvin: variazione della
temperatura e di tensioni principali sono
proporzionali
∆T =KT∆σ
Termoelasticità
 T
T 
(  x   y )
Cp

T

Cp
x,y
Coefficiente di esp. termica
temperatura assoluta
Densità
Calore specifico
Ampiezza di stress
x
 x
t
T
y
T
t
 Y
t
Termoelasticità + termografia differenziale
Misura indiretta senza contatto di distribuzioni
tensione tramite mappe termografiche
Computer
Catena di misura
Generatore di
segnali
Segnale di input
Shaker
Segnale di input
Segnale elaborato
Termocamera
Differenziale
Provino
Segnale di output
Elettronica di elaborazione del segnale
PROBLEMA : PLASTICIZZAZIONE DEL FORO
Punti critici: ai fondocorsa
Analisi dinamica delle
forze in gioco con modelli
multibody
Analisi FEM
Sviluppo metodologia di misura
e prova con termoelasticità
SIMULAZIONE CINEMATICA MULTIBODY : STERZATA COMPLETA
ANALISI FEM E RICERCA POSIZIONI PER
APPLICAZIONE ESTENSIMETRO
- Misure con estensimetro  fattore di scala per termoelasticità
- Segnale estensimetro  riferimento per le acquisizioni
termografichedifferenziali
Andamento di (1+
2 )/2 e punto scelto
per applicazione dell’
estensimetro
PROCEDURA UTILIZZATA PER LE MISURE SU BANCO
PROVE A FATICA PRESSO L’AZIENDA PRODUTTRICE
-Verniciatura ;
- Montaggio del componente sul banco;
- Applicazione del carico con martinetti idraulici;
- Acquisizione delle immagini termografiche
differenziali mediante il software Delta Vision usando
come segnale di riferimento quello della cella di carico
sui martinetti idraulici;
- Scalatura delle delle immagini termografiche differenziali
utilizzando le acquisizioni dei segnali estensimetrici
fattore di calibrazione : K = E( X + Y ) / ( SAVG (1-))
PROVE CON COPPIA DI SERRAGGIO DI 220 Nm
Analisi FEM : andamento di (1+2 )/2
(1+2 )MAX =
(1+2 )MAX =
-221 (MPa)
-250 (MPa)
Risultati sperimentali
(1+2 )MAX =
(1+2 )MAX =
-197.4 (MPa)
-264 (MPa)
PROVE CON COPPIA DI SERRAGGIO DI 250 Nm
Analisi FEM : andamento di (1+2 )/2
(1+2 )MAX =
(1+2 )MAX =
-218 (MPa)
-296 (MPa)
Risultati sperimentali
(1+2 )MAX =
(1+2 )MAX =
-205.5 (MPa)
-304.2 (MPa)
COPPIA DI SERRAGGIO :280 Nm
Analisi FEM : andamento di (1+2 )/2
(1+2 )MAX =
(1+2 )MAX =
-280 (MPa)
-336 (MPa)
Risultati sperimentali
(1+2 )MAX =
(1+2 )MAX =
-229.6 (MPa)
-312 (MPa)
CONCLUSIONI
- Messa a punto una metodologia di prova e misura
mediante termoelasticità per lo studio di componenti dello
sterzo di macchine movimento terra
- Ottima corrispondenza tra i risultati ottenuti tramite
analisi FEM e quelli misurati mediante termoelasticità
- Il modello FEM, validato dal confronto coi dati
sperimentali, può essere utilizzato per ottimizzare il
componente