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Meccanica della frattura
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Spesso gli elementi strutturali sono soggetti a rotture improvvise per sollecitazioni statiche inferiori alla tensione di rottura del materiale senza che si verifichino deformazioni macroscopiche apprezzabili.
In molti casi la rottura inizia da una discontinuità (o difetto) del materiale, anche di piccole dimensioni, avente raggio di curvatura nullo alle estremità (frattura, cricca) che, a certe condizioni, si propaga a velocità elevata. Difetti iniziali possono essere: microporosità, inclusioni di sostanze estranee, profondi graffi superficiali, delaminazioni in materiali a strati.
I fattori da cui dipende il fenomeno sono: la dimensione del difetto, lo stato tensionale, le caratteristiche del materiale, la geometria dell'elemento nelle vicinanze del difetto, la temperatura.
La propagazione dei difetti con raggio di raccordo nullo è oggetto di studio della meccanica della frattura, che si basa su un’idealizzazione del materiale considerato come continuo, studiato mediante la teoria dell'elasticità lineare o dell’elasto-plasticità. Il problema è studiato da un punto di vista macroscopico.
Lo stato tensionale nell'intorno del difetto
Il valore teorico della tensione ottenibile con la teoria dell’elasticità all’estremità di una discontinuità con raggio di raccordo nullo può essere derivata da quella agente in corrispondenza ad un foro ellittico. Si consideri la lastra indefinita caricata uniformemente. Il fattore di concentrazione delle tensioni è dato dall’equazione:

Per determinare la tensione all'estremità di una cricca trasversale è sufficiente fare tendere a 0: si osserva che tende ad infinito. In teoria questo fenomeno dovrebbe provocare la propagazione immediata a causa della progressiva rottura delle zone dove .
Tuttavia nei materiali reali il valore di tensione infinito non può essere raggiunto e sperimentalmente si osserva che essi possono resistere alla presenza di un difetto purché la tensione si mantenga sufficientemente bassa.


   

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