Proprietà meccaniche sci

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poiciethora

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Ciao a tutti, sono una studentessa in difficoltà:uuue:
sto facendo un progetto sulle lamine degli sci, mi servirebbe sapere quale sarebbe il massimo carico che possono sopportare senza rompersi (in linguaggio tecnico si chiama carico massimo a fatica)!
Se qualcuno avesse qualche idea mi aiuterebbe moltissimo, perchè sulle ASTM non ho trovato una normativa specifica sulle lamine!
HELP ME PLEEEASE!
 
In linguaggio tecnico mi sa che hai detto una imprecisione.

Un conto é il carico massimo (ma forse dovremmo parlare di tensione o meglio di ampiezza del ciclo di tensione) A FATICA, un altro é la tensione massima di rottura STATICA, che é ben maggiore.

Una cosa: tu stai pensando alla sollecitazione della lamina per effetto del carico laterale in presa di spigolo o quella per effetto della flessione dello sci?
 
O quello della spietrata che poi è la causa principale, se non addirittura l’unica, causa di rottura?
 
La domanda è mal posta, dovresti spiegare meglio il contesto. Di carichi di rottura ne puoi avere infiniti, uno per ogni condizione di carico: flessione, torsione, trazione e combinazioni di questi.
 
Matteo Harlock ha detto:
In linguaggio tecnico mi sa che hai detto una imprecisione.

Un conto é il carico massimo (ma forse dovremmo parlare di tensione o meglio di ampiezza del ciclo di tensione) A FATICA, un altro é la tensione massima di rottura STATICA, che é ben maggiore.

Una cosa: tu stai pensando alla sollecitazione della lamina per effetto del carico laterale in presa di spigolo o quella per effetto della flessione dello sci?
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Parlo per quel che mi insegnano, comunque si direi che è l'ampiezza del ciclo, hai idea del valore?

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bbanzai2b ha detto:
La domanda è mal posta, dovresti spiegare meglio il contesto. Di carichi di rottura ne puoi avere infiniti, uno per ogni condizione di carico: flessione, torsione, trazione e combinazioni di questi.
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diciamo che probabilmente dovrei tenere conto di tutti i possibili carichi tempo-varianti, ma diciamo anche che mi accontento di qualsiasi cosa
 

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Perdonami, ma perché vuoi fare un dimensionamento a fatica delle lamine?
Per il numero di cicli di carico e la tipologia di sollecitazione direi che non é assolutamente il meccanismo di cedimento predominante.

E comunque, i produttori di lamine credo siano al massimo due/tre e riforniscono tutte le aziende. Forse non lo sai, ma tutti i produttori si riforniscono di lamine, solette, pre-preg e lamine 1D all'esterno, nessuno si porta in casa quelle produzioni.

Detto questo, per stimare il limite a fatica della lamina hai bisogno solo del carico di rottura a trazione. Poi puoi usare la vecchia UNI7670 oppure le linee guida FKM o ancora il metodo "Shigley" per arrivare a un valore.
A spanne direi che, essendo la lamina in acciaio al silicio (in pratica é acciaio armonico), di rottura viaggerá sugli 800N/mm², di limite a R=-1 sei sui 400 per un pezzo liscio rettificato.

Ma, te la butto lí, considerando che:
- la lamina é incollata allo sci
- lo sci deforma raggiungendo valori elevati di deformazione (al top-foil ho misurato anche 3000 microeps, alle lamine arriverai a valori piú elevati)

Volendo ragionare di resistenza a fatica delle lamine, non avrebbe piú senso parlare di fatica oligociclica in controllo di deformazione?
 
io non so una fava di ingegneria o fisica, però so che le lamine sono fatte in acciaio C60, durezza tra 48 e 54 su scala rockwell, e spessore tra 1.8 e 2.5 mm... credo che conoscendo le caratteristiche del materiale si possano ottenere i vari carichi di rottura...

Empiricamente... le lamine secondo me sono molli come la m...da
 
Beh Teo, questa non la sapevo.
Quindi le lamine sono in semplicissimo C60. E dai valori di durezza direi allo stato normalizzato +N, nemmeno allo stato bonificato +QT

Dalla EN10083-2 risulta un carico di rottura minimo di 710N/mm², peggio di quanto avevo ipotizzato.

Giampa, state facendo un po' di confusione tra rigidezza e resistenza.
Dal punto di vista della resistenza a flessione dell'asta, del carico ultimo di rottura in una ipotetica prova di flessione in 3 punti, le lamine sono ininfluenti perché "c'é n'é poco" di acciaio.

Ma dal punto di vista della rigidezza, no, il loro effetto non é trascurabile. Il modulo elastico dell'acciaio é 210'000 N/mm². La fibra di vetro, anche nelle migliori ipotesi (fibre perfettamente allineate, poca resina) arriva a valori prossimi al 50% del modulo dell'acciaio. Il che vuol dire che A PARITÁ DI SEZIONE (NON DI PESO!!!) un componente in fibra é rigido la metá di uno in acciaio.
Diverso il discorso per il carbonio, che raggiunge e per applicazioni speciali SUPERA l'acciaio in termini di modulo elastico.
Quindi quei mm² di acciaio delle lamine partecipano alla rigidezza come fossero degli inserti in fibra di vetro di sezione doppia.
Se considerate che son posizionate alla massima distanza dall'asse di flessione dello sci e che son dal lato in trazione, il loro contributo non é trascurabile.

Ci resterà per sempre il dubbio perché la nostra studentessa fosse preoccupata della loro resistenza a fatica...
 
Matteo Harlock ha detto:
Beh Teo, questa non la sapevo.
Quindi le lamine sono in semplicissimo C60. E dai valori di durezza direi allo stato normalizzato +N, nemmeno allo stato bonificato +QT

Dalla EN10083-2 risulta un carico di rottura minimo di 710N/mm², peggio di quanto avevo ipotizzato.

Giampa, state facendo un po' di confusione tra rigidezza e resistenza.
Dal punto di vista della resistenza a flessione dell'asta, del carico ultimo di rottura in una ipotetica prova di flessione in 3 punti, le lamine sono ininfluenti perché "c'é n'é poco" di acciaio.

Ma dal punto di vista della rigidezza, no, il loro effetto non é trascurabile. Il modulo elastico dell'acciaio é 210'000 N/mm². La fibra di vetro, anche nelle migliori ipotesi (fibre perfettamente allineate, poca resina) arriva a valori prossimi al 50% del modulo dell'acciaio. Il che vuol dire che A PARITÁ DI SEZIONE (NON DI PESO!!!) un componente in fibra é rigido la metá di uno in acciaio.
Diverso il discorso per il carbonio, che raggiunge e per applicazioni speciali SUPERA l'acciaio in termini di modulo elastico.
Quindi quei mm² di acciaio delle lamine partecipano alla rigidezza come fossero degli inserti in fibra di vetro di sezione doppia.
Se considerate che son posizionate alla massima distanza dall'asse di flessione dello sci e che son dal lato in trazione, il loro contributo non é trascurabile.

Ci resterà per sempre il dubbio perché la nostra studentessa fosse preoccupata della loro resistenza a fatica...
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sei molto tecnico, quindi se ho capito, le due lamine fanno lo stesso lavoro che potrebbero fare le ali di un HEA in ferro, cioè una lavora in trazione e l'altra in compressione?
 
Beh, ottimo esempio.

In uno sci le ali della HE sono costituite da:

"Sotto", lato in trazione: dalle lamine, dal foglio 1D in resina posizionato in mezzo alle stesse, sotto la soletta, dall'eventuale foglio di titanal, dall'eventuale pre-preg in carbonio (di solito con fibre angolate a +45/-45)

"Sopra", lato in compressione: lamina 1D, foglio titanal, pre-preg in carbonio, eventuali rinforzi incollati sotto il top-foil.

La chiglia in legno invece ha la stessa funzione dell'anima della HE, ovvero resistere a "taglio", tenere in posizione e distanziate le ali, dare resistenza a torsione alla struttura, rendendola quasi assimilabile a uno scatolato.

Poi, vabbé, lo sci lavora nel campo delle grandi deformazioni e in modo dinamico. Il modo in cui reagiscono i vari materiali alle velocitá di deformazione determina il comportamento dello sci. Il legno é lí proprio per le sue caratteristiche dinamiche (smorzamento) e per la sua capacità di deformarsi notevolmente senza mai perdere le sue caratteristiche di rigidezza (con le dovute precisazioni, ad un certo punto snerva anche lui).
 
Aggiungo dal basso della mia totale incompetenza in materia, un giorno mi sono trovato al tavolo con due ingegneri rossignol, entrambi si occupano di progettazione sci e nello specifico uno di materiali, e ho fatto presente il mio personale giudizio sulle lamine, e sul fatto di poter usare qualcosa di più resistente sia all'usura che alle scalfiture.

Mi hanno dato tre ragioni per cui si usano le attuali lamine e non si vuole cambiare:
Se la lamina fosse più dura, rischierebbe maggiormente di rompersi invece di sbeccarsi o ammaccarsi
se la lamina fosse più dura sarebbe più rigida e comprometterebbe la struttura elastica dello sci
se la lamina fosse più robusta sarebbe più difficile poi da lavorare, quindi preferiscono l'usura a un processo di preparazione degli sci più laborioso.
 
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