Proprietà di leghe metalliche per progettisti CAE e FEM a portata di

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Ingegneria strutturale
Proprietà di leghe metalliche
per progettisti CAE e FEM a portata di clic
Una mole di dati sperimentali
unica al mondo
Per la prima volta al mondo è stata fatta una raccolta sistematica dei dati sperimentali di laboratorio riguardanti test in
regime elasto-plastico per acciai e leghe non ferrose: Curve
Stress-Strain, Curve Flow Stress-Strain, Fatica, Meccanica della
Frattura e Creep. In questo modo si superano i limiti dei software di calcolo CAE-FEM che includono dati solo per alcune decine di materiali caratterizzati. Key to Metals ha estratto i dati
da più di 600 volumi di letteratura tecnica disponibili presso
Facoltà di Ingegneria internazionali. Una volta terminata la catalogazione sistematica si è provveduto ad implementare algoritmi esclusivi di calcolo e interpolazione protetti da brevetti
internazionali. Questi i numeri a inizio 2012: Curve StressStrain per 2030 leghe, Curve Flow Stress-Strain per 600 (anteprima), Fatica per 3600, Meccanica della frattura per 550,
Creep per 6150, con introduzione di nuovi dati ogni mese.
Stress – Strain
Questo modulo comprende curve stress-strain nominali (engineering) ed effettive (true) per acciaio, leghe di alluminio,
rame e titanio in cui la deformazione va dal 10 fino al 20%. Per
un materiale selezionato le curve sono disponibili per diversi
trattamenti termici, temperature e velocità di deformazione,
il che dà un totale di oltre12.000 curve.
Non è infatti sufficiente avere curve per temperatura ambiente e massima: occorre interpolare queste 2 temperature limite. Adesso basta introdurre in una apposita casella la temperatura di lavoro e vengono generati un grafico e una tabella
- esportabile verso il software CAE-FEM - con valori discreti di
Figura 1. Curve Stress-Strain con esempio di dati per una
temperatura impostata a piacere dall’Utente. Nell’esempio si
è impostato un valore di 250° e si ottiene in tempo reale la
tabella e la curva (colore giallo).
- Analisi e Calcolo Marzo 2012
Il Modulo “Extended Range” di Key to Metals AG offre ai
Progettisti di strutture uno strumento indispensabile per
calcoli in regime elasto-plastico per migliaia di leghe
caratterizzate da test di laboratorio. La tecnica delle
“corrispondenze incrociate” consente di ipotizzare dati
CAE-FEM per nuovi materiali non ancora testati e
caratterizzati.
tensione e deformazione, sempre in funzione della velocità di
deformazione.
La novità assoluta:
Flow Stress – Flow Strain
Questo nuovo modulo si riferisce alle tensioni e deformazioni
in regime di flusso plastico per acciaio, alluminio e ottone. Le
deformazioni (strain) vanno fino al 100% e oltre, e le temperature sono spesso superiori ai 1000°C per le leghe ferrose e
400°C per l'alluminio, coprendo così l'intervallo della deformazione a caldo (es. forgiatura).
A causa di possibili effetti dei cambiamenti strutturali ad alte
temperature e deformazioni, l'interpolazione non è abilitata in
questo modulo. Tuttavia, il gamma e il numero di temperature
coperte è il più ampio possibile, come mostrato nella Figura 2.
Fatica
Per i dati a Fatica sono disponibili grafici del tipo Strain-Life
e Stress-Life, ed è possibile selezionare alcuni parametri (dimensioni, trattamento termico etc.) tra quelli disponibili in
Figura 2. Curve Flow Stress – Flow Strain per varie temperature, trattamenti
termici e velocità di deformazione. Ad ogni curva è associata una tabella
numerica esportabile.
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Figura 3.
Coefficienti e
curve Strain-Life.
Indicate anche
le proprietà
meccaniche
monotoniche.
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modo da ottenere una nuova curva “deformazione/cicli ammessi”.
Come ottenere dei dati utili
per nuovi materiali non testati
L’evoluzione tecnologica porta a immettere sul mercato nuovi materiali per i quali non sono ancora disponibili dati di laboratorio utili a progetti CAE-FEM.
In questo caso occorre fornire ai progettisti almeno
dei dati di partenza sufficientemente validi per impostare un progetto preliminare. Key to Metals offre
una soluzione a questo problema attraverso la tecnica delle “Corrispondenze Incrociate”. Per materiali
non caratterizzati viene fornita una lista di materiali
similari o “corrispondenti” per i quali i dati sono invece disponibili; l’Utente può comunque sempre
comparare il materiale selezionato con quello di partenza per giudicarne la similarità dal punto di vista
chimico-fisico-meccanico.
Novità nel campo
delle Corrispondenze:
il Modulo SmartCross2
Figura 4.
In alto il materiale
per cui non sono
disponibili dati a
Flow Stress – Flow
Strain: in basso i
dati per un
materiale
considerato
equivalente e
selezionato (X5
CrNi 1810).
E’ adesso possibile ricercare corrispondenze solo dal
punto di vista chimico o solo meccanico o con una
combinazione dei 2. Basta spostare un cursore con
il mouse nella posizione desiderata per ottenere differenti liste di leghe giudicabili come “similari”.
Test gratuiti
Chiunque può verificare queste funzionalità in modo
completo e gratuito. La Home Page del sito web
contiene un link ad una pagina di registrazione che
richiede pochi dati protetti da privacy. Riempita
questa, l’Utente riceve una mail con la password necessaria per accedere 5 volte in 2 mesi a tutte le funzionalità di Key to Metals, inclusa la funzione “Extended Range”. Nel caso di ricerche particolari basta
inviare una mail al Supporto applicativo per l’Italia
e la Sede cerca una risposta tramite l’ampia letteratura e l’esperienza di cui dispone, il tutto sempre gratuitamente.
Il database nella Partner
Alliance di HyperWorks
Figura 5.
SmartCross2 –
introduzione di
un cursore
spostabile
manualmente in
base al proprio
criterio di ricerca
di similarità:
chimica e/o
meccanica.
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Altair, sviluppatore del noto software CAE HyperWorks, ha annunciato il rilascio ufficiale del database
dei materiali di KEY to METALS nella HyperWorks
Partner Alliance (HWPA).
I clienti di HyperWorks possono accedere a KEY to
METALS attraverso la HWPA, una suite di applicazioni
realizzate dai partner, che possono essere utilizzate
con le stesse units del software HyperWorks prodotto da Altair. La flessibilità delle units di HyperWorks, consente ai suoi clienti di avere la più completa suite di programmi CAE disponibile, senza costi
aggiuntivi o impegni a lungo termine.
La HyperWorks Partner Alliance si impegna a fornire
la più completa offerta di applicazioni pertinenti ai
principali campi relativi alla Computer Aided Engineering. L'ingresso di Key to Metals AG migliora ulteriormente la flessibilità delle unità di HyperWorks
e il valore complessivo dell'offerta del prodotto Altair.
- Analisi e Calcolo Marzo 2012