J. Pirisinu, G. L. Rossi, R. Marsili, S. Geremia* 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

∆T =KT∆σ - 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 sx sy a Coefficiente di esp. termica T temperatura assoluta r Densità Cp Calore specifico Dsx,Dsy Ampiezza di stress This is how it works: This is the equation governing Thermoelastic Stress Analysis. deltaT is directly proportional to deltaStress deltaStress is change in stress over time. Notice that the equation predicts that, as the ambient temperature, T rises the TSA signal deltaT increases. sx D sx t T sy DT t D sY t

Termoelasticità + termografia differenziale Misura indiretta senza contatto di distribuzioni tensione tramite mappe termografiche

Termocamera Differenziale Elettronica di elaborazione del segnale Catena di misura Computer Generatore di segnali Segnale di input Shaker Segnale di input Termocamera Differenziale Segnale elaborato 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

- Montaggio del componente sul banco; 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-))

Analisi FEM : andamento di (1+2 )/2 PROVE CON COPPIA DI SERRAGGIO DI 220 Nm Analisi FEM : andamento di (1+2 )/2 (1+2 )MAX = -221 (MPa) (1+2 )MAX = -250 (MPa) Risultati sperimentali (1+2 )MAX = -197.4 (MPa) (1+2 )MAX = -264 (MPa)

PROVE CON COPPIA DI SERRAGGIO DI 250 Nm Analisi FEM : andamento di (1+2 )/2 (1+2 )MAX = -218 (MPa) (1+2 )MAX = -296 (MPa) Risultati sperimentali (1+2 )MAX = -205.5 (MPa) (1+2 )MAX = -304.2 (MPa)

COPPIA DI SERRAGGIO :280 Nm Analisi FEM : andamento di (1+2 )/2 (1+2 )MAX = -280 (MPa) (1+2 )MAX = -336 (MPa) Risultati sperimentali (1+2 )MAX = -229.6 (MPa) (1+2 )MAX = -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