Verifica numerica e sperimentale della vita a fatica di una ruota automobilistica in lega A356

In questo lavoro viene esaminato un componente automobilistico di importanza fondamentale: il cerchione. Il componente cerchione è catalogato come componente di sicurezza, ed è soggetto a rigorose normative che ne garantiscono la qualità di produzione a livello internazionale. Dopo una introduzione generale sul componente, in questo lavoro vengono esposte alcune tra le più moderne tecniche di calcolo progettuale per il componente, sia in ambito statico, con modelli numerici che studiano gli sforzi scambiati tra tallone del pneumatico e cerchione, che in ambito dinamico, con metodi di conteggio dei cicli a fatica. Viene anche esposto un metodo che permette di correlare i parametri del processo di produzione (pressofusione) con il numero di cicli di vita del componente. Nell’ottica di studiare il comportamento a fatica del materiale, è stata predisposta una campagna sperimentale di prove a fatica assiale su una serie di provini ricavati da un componente di produzione. Sono stati prelevati provini da tre zone diverse del componente, e per ciascuna zona sono stati ricavati i parametri che permettono di correlare lo sforzo applicato al materiale con il numero dei cicli di vita a fatica. Sono stati plottati diagrammi utili al progettista, come il diagramma di Wöhler e la curva di Coffin-Manson, indagando l’esistenza di differenze di comportamento a fatica tra le varie zone del componente. E’ stato poi proposto un modello virtuale che potesse stimare il comportamento a fatica del componente a livello numerico, e lo si è validato confrontando le misure di deformazione sul modello e le misure omologhe su un componente reale estensimetrato e sottoposto a una prova di flessione rotante. Si è cercato inoltre di validare il modello dal punto di vista del danneggiamento: sono state effettuate delle prove di flessione rotante sul componente di produzione fino all’enucleazione della cricca. Parallelamente si è simulata questa prova sul modello virtuale e, sfruttando il criterio di Sines e il criterio di Matake per calcolare lo sforzo equivalente, si è stimata l’area più critica all’interno del componente, quella che, presumibilmente, presenta la cricca per prima, confrontando infine il risultato numerico con il risultato sperimentale.