Progettazione a Damage Tolerance..

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Al fine di fissare i tempi di ispezione di una struttura è necessario dare una definizione di quale sia la situazione limite oltre la quale sia da considerarsi avvenuto il cedimento della struttura stessa. In termini di meccanica della frattura, il cedimento di un componente criccato si raggiunge quando le dimensioni del difetto ed il carico applicato generano un fattore di intensità degli sforzi KI pari o superiore alla resistenza a frattura del materiale KC. Ragionando in questi termini è possibile definire un diagramma di resistenza residua del componente in base al quale si può fissare una dimensione del difetto critica da inserire in un diagramma caratteristico.
Dopo aver definito i diversi cicli di carico che dovrebbero essere rappresentativi delle sollecitazioni gravanti sull’elicottero in tutta la sua vita operativa, si è posto il problema di organizzare i diversi cicli in modo da definire una storia di carico a partire dalla quale eseguire i calcoli di propagazione. Il programma di calcolo utilizzato prevede la definizione di un pacchetto di cicli di carico che poi viene ripetuto ciclicamente a partire da una certa lunghezza di cricca iniziale; questo pacchetto rappresenta una missione di volo standard, con all’interno le manovre che vengono effettuate dal velivolo e i cicli di vibrazione indotti.
Il pacchetto di carichi ripetuto ciclicamente (4000 ripetizioni, 10000 ore di volo) è stato definito in modo che fosse più realistico possibile, pur mantenendo le proporzioni tra i diversi spettri di manovra e di vibratorio. Oltre a ciò, sono state svolte diverse analisi di prova per valutare l’effetto di soluzioni alternative e nei calcoli definitivi si è scelto di adottare le soluzioni che portassero ai tempi di propagazione più ridotti, muovendosi così verso una soluzione più conservativa.
Nella tabella 2 vengono riportate, per ciascuna configurazione di cricca, il numero di ore volo corrispondente ai seguenti eventi: – raggiungimento di una semi ampiezza di cricca pari a 7,5 mm;
– raggiungimento di una semi ampiezza di cricca pari a 15 mm;
– cricca che raggiunge una velocità di propagazione di 10-5 m/ciclo in corrispondenza dei carichi limite massimi (cedimento).
Nella presentazione dei risultati si considera separatamente sia il modello lineare di calcolo dell’avanzamento della cricca sia il modello di Wheeler per tenere in considerazione gli effetti di interazione tra i carichi; in particolare, nel caso del modello di Wheeler è stato utilizzato un esponente pari a 1,5, valore particolarmente conservativo tra quelli riportati in letteratura.
Nelle figure 6 e 7 sono riportati i diagrammi relativi all’avanzamento della cricca, da cui si possono ricavare le seguenti valutazioni:
– la dimensione iniziale di cricca ha molta influenza sui risultati della propagazione; la vicinanza della soglia di propagazione può provocare infatti il coinvolgimento dei carichi vibratori con conseguente rapido sviluppo della cricca;
il modello d’interazione tra i carichi interviene in modo rilevante sui tempi di propagazione, con notevoli differenze rispetto al modello lineare;
la configurazione con cricca in corrispondenza del corrente e rottura dello stesso provoca avanzamenti di gran lunga superiori alla configurazione con cricca tra i due correnti.

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