19.10 : Tensioni Residue nell'Albero Circolare

Nei materiali che presentano un comportamento sia elastico che plastico, noti come materiali elastoplastici, quando questi materiali subiscono una deformazione plastica, le tensioni residue possono accumularsi. Questa deformazione deriva da elevati livelli di stress di taglio o da deformazioni significative. Le tensioni residue sono tensioni interne, che persistono all'interno di un materiale dopo aver rimosso la forza esterna che causa la deformazione. Questo fenomeno è dimostrato osservando il comportamento di un albero sottoposto a coppia; in particolare, l'angolo di torsione dell'albero non ritorna al suo stato originale dopo la rimozione della coppia, indicando la presenza di uno stress residuo. Questo comportamento è rappresentato graficamente su un diagramma coppia/angolo di torsione, dove il processo di scarico dell'albero è rappresentato come un percorso lineare.

La metodologia per calcolare queste tensioni residue incorpora il principio di sovrapposizione. Si compone di due fasi: inizialmente la valutazione delle sollecitazioni indotte dalla coppia applicata durante la fase di carico, seguita dalla valutazione delle sollecitazioni generate dall'applicazione di una coppia uguale e contraria per scaricare l'albero. La distribuzione delle tensioni residue all'interno dell'albero, viene determinata aggregando queste due risposte alle sollecitazioni. Un'ulteriore analisi, che traccia la sollecitazione rispetto alla distanza radiale, rivela che le sollecitazioni residue, possono allinearsi con la direzione della sollecitazione originale o contrastarla. Questa intuizione è fondamentale per valutare la resilienza e l'integrità strutturale dei materiali sotto stress.