01 / Panoramica della ricerca

Ricerca

Analisi a fatica, metodi del piano critico, strutture saldate, manifattura additiva e prove su componenti all’Università di Pisa.

La risposta di materiali e componenti ai carichi ciclici, studiata con modelli analitici, analisi agli elementi finiti e prove sperimentali.
FIG. R01Panoramica della ricerca
Panoramica della ricerca

Analisi a fatica

Fatica di componenti con carichi agenti in più direzioni. Sviluppo e confronto metodi basati sul piano critico che legano tensioni e deformazioni locali alla vita a fatica, per componenti intagliati e saldati.

Metodi Modelli analitici e semianalitici; elaborazione dei risultati agli elementi finiti; confronto con prove di fatica.

Altri studi e approfondimenti
FIG. R02 / Piano candidato

FIG. R02.1Percorsi di ricerca SeAn-CP

Tre cerchi massimi invece dell’intera sfera

Massimo FSext sulla sfera
–
Massimo SeAn-CP
–
Errore SeAn-CP
–
Famiglie di piani
–
  • Famiglie di piani SeAn-CP: campo di deformazione, tensione in t₀, tensione in t₀+π
  • massimo sulla sfera
  • massimo SeAn-CP
Colore: parametro di Fatemi–Socie esteso su ogni piano, rispetto al massimo sull’intera sfera. Linee: gli unici piani valutati da SeAn-CP. Tubo a parete spessa con forza assiale, torsione e pressione interna. Trascina per ruotare.
Come è calcolata

Calcolata con seancp (SeAn-CP) al commit a3ade97: evaluate_fs_ext su griglia di 3°, seancp_fs_ext per i percorsi e full_plane_scan per il riferimento, ampiezza di taglio MCE, superficie esterna. Casi di carico dello studio Phase 3 (seed 23109), con le sue quattro sottostime maggiori; k_FS = 0,4 e S_y = 900 MPa sono costanti illustrative.

Dati (JSON) · Script di generazione · SeAn-CP@a3ade97

FIG. R02.2Criteri a confronto

Ogni criterio sulla stessa scala di errore in carico

Criterio
–
Materiale
–
Input
–
Legge di vita
–
Costanti di materiale (* opzionali)
–
Prove di verifica
–
Entro ±10 %
–
Entro ±20 %
–
eL medio ± dev. std.
–
Benchmark aperto della libreria multifat, rigenerato a ogni modifica della libreria. Righe: criteri, per famiglia; i punti a destra indicano quelli che richiedono deformazioni o usano una propria legge di vita. Colonne: materiali con dati di vita a fatica. Colore: quota di prove indipendenti previste entro ±10 % del carico, oppure errore medio in carico eL. Seleziona una cella per le sue statistiche.
Che cosa misura eL
  • Per ogni prova, s* è il fattore che, applicato all'intera storia di carico (medie comprese), fa prevedere al criterio calibrato esattamente la vita osservata: eL = ln(1/s*).
  • eL = 0 è una previsione esatta. eL = +0,10 significa che il criterio ritrova la vita osservata solo a circa 0,90 × il carico applicato: giudica la prova più severa di quanto fosse (conservativo). eL = −0,10 è il caso non conservativo.
  • A differenza dell'errore in vita, eL non cresce con la pendenza ridotta della curva S–N né con la potenza del carico nel parametro di danno (quadratica per SWT e i criteri energetici): tutti i criteri sono misurati sulla stessa scala.
  • Entro ±10 %: quota di prove con |1/s* − 1| ≤ 0,10. L'eL medio è lo scostamento sistematico; la deviazione standard è la dispersione.
  • Sono contate solo le rotture non usate per calibrare il criterio o la sua curva S–N; i run-out danno solo limiti e sono esclusi. L'indipendenza dalle costanti fornite con i dati, come i limiti di fatica, non è ancora tracciata (issue #14 di multifat).
  • La complessità è mostrata accanto al punteggio, non inclusa in esso: se il criterio richiede deformazioni (E, ν) oltre alle tensioni, se usa una propria legge di vita invece di una master curve calibrata DP = A·Nᵇ e quali costanti di materiale richiede (* opzionali).
Come è calcolata

Risultato di multifat-pipeline --all (multiaxial-fatigue, commit 67f06ea), che calibra ed esegue ogni criterio registrato su ciascun file di dati. eL = ln(1/s*), dove s* scala la storia di carico finché il criterio calibrato prevede la vita osservata; eL > 0 è conservativo. Sono contate solo le rotture non usate per la calibrazione; run-out e file con soli limiti di fatica sono esclusi. I dati di prova provengono dalle fonti pubblicate elencate nel PROVENANCE.md della repository.

Dati (JSON) · Script di generazione · multifat@67f06ea

Strutture saldate e tensioni residue

La saldatura lascia tensioni residue prima dell’entrata in servizio. Studio come si combinano con i carichi applicati e come influenzano la vita a fatica, con simulazioni e misure.

Metodi Analisi termostrutturali agli elementi finiti; valutazione delle tensioni residue; prove sperimentali di fatica.

Altri studi e approfondimenti
FIG. R03 / Schema geometrico di un giunto saldato

FIG. R03.1ECP per intagli acuti

Una master curve, geometrie saldate indipendenti

Raggio di controllo rc
–
Indice di dispersione T
–
Validazione nella banda ±2σ
–
Parametro di piano critico mediato al raggio di controllo rc in funzione dei cicli a rottura. Vuoti: serie di calibrazione dalla letteratura. Pieni: geometrie di validazione indipendenti. Banda: ±2σ della curva di calibrazione.
Come è calcolata

Ottenuta eseguendo gli script di calibrazione e previsione di sharCP (commit e87d01d) con le impostazioni illustrative del README, stato piano di deformazione globale in Modo I e banda comune ±2σ. Non è la calibrazione pubblicata nell’articolo associato. Le vite sperimentali delle serie di calibrazione provengono dalla letteratura citata.

Dati (JSON) · Script di generazione · sharCP@e87d01d

Manifattura additiva

Comportamento meccanico delle strutture da manifattura additiva ed effetti termici del processo, dagli elementi strutturali rappresentativi ai modelli analitici di saldatura e manifattura additiva dei metalli.

Metodi Modelli analitici di trasmissione del calore; analisi agli elementi finiti; caratterizzazione sperimentale.

Altri studi e approfondimenti
FIG. R04 / Schema di una struttura a strati

Prove su materiali e componenti

Risposta statica, ciclica e in temperatura di materiali, giunti e componenti: compositi polimerici, giunti ibridi rivettati, componenti automobilistici e assemblaggi di circuiti stampati.

Metodi Prove statiche e di fatica; misure di deformazione, vibrazione e temperatura; modellazione computazionale.

Altri studi e approfondimenti
FIG. R05 / Schema di carico assiale su un provino

Progetti di ricerca

05 /FABER CA23109

FABER (Fatigue Benchmark Repository)

Durata dell’Azione 2024–2028 · COST Action CA23109 · Rete internazionale di ricerca

Una rete internazionale dedicata allo sviluppo di raccolte di dati di fatica accessibili, benchmark e strumenti per confrontare le previsioni della vita a fatica.

Progetti precedenti

Hybrid joints for lightweight vehicle structures

2025 · PRIN PNRR 2022

Membro del gruppo di progetto

Caratterizzazione sperimentale, modellazione teorica e simulazione CAE di giunti tra metalli diversi.

Extrusion-based additive manufacturing

2022–2024 · PRA 2022 · Università di Pisa

Co-responsabile del progetto

Ricerca sull’ottimizzazione dei processi di manifattura additiva per estrusione di componenti metallici e ceramici.

Structural integrity in automotive applications

2022–2025 · PON 2014–2020

Contributo alla ricerca con Pierburg Pump Technology Italy / Rheinmetall

Ricerca su compositi polimerici, componenti elastomerici e circuiti stampati, combinando valutazione sperimentale e modellazione computazionale.

Collaborazioni di ricerca internazionali

  • Czech Technical University in Prague (Repubblica Ceca)

    Periodo di ricerca nell’ambito di FABER WG6 · 2026-06

  • Aarhus University (Danimarca)

    Mobilità Circle U. · 2026-01

  • NTNU, Norwegian University of Science and Technology (Norvegia)

    Mobilità di ricerca Erasmus+ · 2024-07

  • Fraunhofer LBF, Institute for Structural Durability and System Reliability (Darmstadt, Germania)
    • Attività di tesi magistrale · 2017-12–2018-05
    • Contratto di lavoro post-laurea · 2018-07–2018-09
    • Periodo di ricerca durante il dottorato · 2021-02–2021-06

Collaborazioni di ricerca

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