Propagazione a fatica di difetti da intagli: analisi numerica e sperimentale

- 1 - CAP. 1 - TEORIA DELLA DURATA A FATICA 1.1 Introduzione 1.1.1 Cenni storici sul problema della progettazione di organi meccanici La progettazione e costruzione di apparecchiature meccaniche è sempre stata un’arte, anche se questa caratteristica spesso non le è stata riconosciuta. Sviluppare dei meccanismi partendo da semplici - e spesso vaghe - idee sull’obiettivo da raggiungere non differisce infatti di molto dall’eseguire una scultura od un quadro che inizialmente sono presenti solo nella mente dell’artista. Non si dimentichi che uno dei più grandi geni della progettazione di tutti i tempi, Leonardo da Vinci, era anche scienziato, artista e pensatore. Esiste però una differenza peculiare tra l’arte e la progettazione: gli errori commessi nella prima non causano danni alle persone, mentre sbagliare un progetto può avere conseguenze disastrose. Fino all’epoca della rivoluzione industriale inglese il problema non si pose eccessivamente in vista, soprattutto a causa delle ridotte potenze in gioco: l’esperienza dei mastri artigiani e delle loro scuole era ampiamente sufficiente alla costruzione di opere relativamente sicure ed efficienti, soprattutto nell’ambito delle costruzioni civili e navali. Successivamente, la svolta: lo sviluppo della macchina a vapore rese disponibile immense quantità di energia, utilizzabili anche sotto forma di elevate potenze. Il problema del calcolo delle sollecitazioni degli elementi meccanici divenne rapidamente molto grave. E’ ipotizzabile che almeno nel primo secolo dall’inizio della rivoluzione industriale i guasti si susseguissero con frequenza impressionante, causando un numero enorme di incidenti. Tuttavia la ricerca scientifica muoveva i suoi passi e grazie a De Saint-Venant si giunse alla definizione delle sollecitazioni agenti su aste monodimensionali. Gran parte del lavoro teorico sembrava quindi essere stata definita, in quanto era ormai possibile dimensionare in base a criteri univoci e definiti. Ma i guasti continuavano, sempre più frequenti e disastrosi, anche a causa degli ulteriori, notevoli, incrementi della potenza dei generatori di energia meccanica. Un settore particolarmente funestato era il trasporto ferroviario, con incidenti all’ordine del giorno. La soluzione si ebbe nella seconda metà dell’Ottocento con gli studi di Wöhler, successivamente approfonditi da Goodman, Smith ed Haigh: si giunse quindi alla definizione del dimensionamento alla sollecitazione dinamica ciclica, detta “fatica del materiale”.