La prova di penetrazione strumentata è stata recentemente proposta per la misura delle proprietà meccaniche di materiali metallici e ceramici, micro e nano-strutturati, mediante campioni di piccole dimensioni. La ISO 14577 specifica il metodo di prova per ricavare il modulo elastico e la durezza Vickers di penetrazione per il campo di misura macro (forze > 2 N). Tale campo, tuttora parzialmente inesplorato, permette di ricavare le proprietà meccaniche massive dei materiali perché la dimensione dell’impronta è in genere maggiore delle caratteristiche microstrutturali. La riferibilità metrologica non è però garantita a causa della mancanza dei relativi blocchetti di riferimento. Vari esperimenti sono stati condotti su un durometro prototipo in grado di applicare forze fino a 2500 N su diversi tipi di acciai e su una lega intermetallica a base gamma TiAl. Gli esperimenti sono stati programmati secondo lo schema del quadrato latino per separare i possibili effetti dovuti allo strumento e al materiale testato. Metodi statistici hanno consentito l'individuazione di errori sistematici e outlier. Successivamente, l'applicazione della GUM ha consentito l'espressione delle incertezze sia dei metodi di misura prescritti dalla ISO 14577 che di ulteriori metodi qui proposti per evitare alcuni svantaggi dei metodi normati. Un’approfondita analisi del comportamento meccanico dei materiali è stata condotta combinando gli esperimenti con l'analisi agli elementi finiti. In particolare, è stato indagato il comportamento elasto-plastico degli acciai in presenza di attrito, è stata ottimizzata la risposta del durometro prototipo (correzione del punto zero) ed è stato valutato l’effetto della microstruttura (dimensione del grano e densità di dislocazioni) sull'andamento delle curve di penetrazione al variare della velocità di deformazione.

Macro instrumented indentation test for structural materials: experimental and numerical methods / Cagliero, Roberto. - (2016). [10.6092/polito/porto/2641542]

Macro instrumented indentation test for structural materials: experimental and numerical methods

CAGLIERO, ROBERTO
2016

Abstract

La prova di penetrazione strumentata è stata recentemente proposta per la misura delle proprietà meccaniche di materiali metallici e ceramici, micro e nano-strutturati, mediante campioni di piccole dimensioni. La ISO 14577 specifica il metodo di prova per ricavare il modulo elastico e la durezza Vickers di penetrazione per il campo di misura macro (forze > 2 N). Tale campo, tuttora parzialmente inesplorato, permette di ricavare le proprietà meccaniche massive dei materiali perché la dimensione dell’impronta è in genere maggiore delle caratteristiche microstrutturali. La riferibilità metrologica non è però garantita a causa della mancanza dei relativi blocchetti di riferimento. Vari esperimenti sono stati condotti su un durometro prototipo in grado di applicare forze fino a 2500 N su diversi tipi di acciai e su una lega intermetallica a base gamma TiAl. Gli esperimenti sono stati programmati secondo lo schema del quadrato latino per separare i possibili effetti dovuti allo strumento e al materiale testato. Metodi statistici hanno consentito l'individuazione di errori sistematici e outlier. Successivamente, l'applicazione della GUM ha consentito l'espressione delle incertezze sia dei metodi di misura prescritti dalla ISO 14577 che di ulteriori metodi qui proposti per evitare alcuni svantaggi dei metodi normati. Un’approfondita analisi del comportamento meccanico dei materiali è stata condotta combinando gli esperimenti con l'analisi agli elementi finiti. In particolare, è stato indagato il comportamento elasto-plastico degli acciai in presenza di attrito, è stata ottimizzata la risposta del durometro prototipo (correzione del punto zero) ed è stato valutato l’effetto della microstruttura (dimensione del grano e densità di dislocazioni) sull'andamento delle curve di penetrazione al variare della velocità di deformazione.
2016
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