Cos'è la fatica sulle navi?

Jul 28, 2023

Prima di costruire una nave è necessario che venga controllata analiticamente sotto diversi aspetti dal punto di vista strutturale.

Questo serve per convalidare numericamente il progetto della nave e verificare la presenza di discrepanze o carenze che potrebbero portare a cedimenti strutturali, perdite, collegamenti deboli o non conformità su scale variabili. Variando la scala, tutti questi fenomeni possono essere localizzati in una singola regione su piccola scala o forse a livello globale, il che può compromettere la struttura della nave nel suo insieme o causare danni di ampia portata.

Pertanto, per ogni nave, è necessario effettuare un'analisi per verificare l'integrità strutturale e identificare e valutare i rischi associati alla progettazione della nave.

In precedenza, la maggior parte delle analisi veniva eseguita partendo da principi primi e tecniche numeriche. Tuttavia, con il passare del tempo, tutte le forme di analisi sono ora basate sugli elementi finiti e ulteriormente integrate nei metodi computazionali eseguiti tramite risorse software.

Le tipologie di analisi strutturali eseguite principalmente sulle navi sono:

L'analisi della resistenza diretta e della trave ultima dello scafo riguarda principalmente l'analisi strutturale della nave e dei suoi componenti a livello globale e locale.

L'analisi delle vibrazioni libere e forzate si occupa della risposta strutturale relativa alle modalità vibrazionali in condizioni di peso leggero, peso morto, macchinari e apparecchiature e carico esterno a livello globale e locale.

Proprio come gli esseri viventi, anche gli esseri non viventi dopo un certo momento si stancano!

Per fatica si intendono gli effetti strutturali su un corpo dovuti a carichi ripetitivi o ciclici. In altre parole semplici, i carichi di fatica derivano dall'usura o dalla stanchezza di un materiale in un periodo di tempo.

In termini fisici, gli effetti dei carichi di fatica iniziano da crepe o deformazioni sul corpo o sull'oggetto dovute ai carichi ciclici applicati.

Quando il carico continua a gravare ulteriormente, il problema si aggrava ulteriormente e culmina infine in un grave cedimento della struttura o dell'elemento.

Quindi, in un altro senso, i carichi di fatica possono anche essere definiti come carichi a lungo termine variabili nel tempo che si sommano nel tempo e influenzano la capacità di carico di un materiale, manifestandosi in cedimenti.

A differenza di altri carichi, non sono a breve termine e non influiscono immediatamente sulla struttura. È la forma più lenta di effetto di carico, contrariamente ai carichi da impatto che portano a cedimenti strutturali nel più breve lasso di tempo (entro pochi secondi).

A tutti gli effetti pratici, l'influenza dei carichi ciclici o ripetitivi su una struttura può portare al collasso in un periodo che va da pochi mesi ad alcuni anni.

Per fare un esempio semplificato, se si considera una parte di un macchinario, come il cuscinetto del motore o dell'ingranaggio di un'auto o di una bicicletta, subisce una quantità ripetuta di carico durante il suo periodo di utilizzo, anche a seconda dell'intensità.

Ad un certo punto, dopo forse dieci o quindici anni, a seconda dell'utilizzo o della manutenzione, dovrai affrontare un guasto completo del tuo veicolo oltre ogni forma di riparazione conveniente.

Ancora una volta, se vivi in ​​un luogo piovoso e il vetro della tua finestra si rompe, una sistemazione temporanea e improvvisata durerà solo per pochi giorni o mesi e dovrai cercare una sistemazione molto stabile. Tutti questi sono semplici esempi di carico di fatica.

Poiché il tempo è il fattore principale nel carico di fatica, dal punto di vista della fatica per una struttura, è importante vedere "per quanto tempo sopravvive la struttura o il corpo". In termini tecnici, questo è noto come vita a fatica. Quindi, per gli esempi sopra riportati, i 10 o 15 o 20 anni per un veicolo, o i pochi mesi o giorni per il vetro temporaneo del finestrino, non sono altro che la vita a fatica.

A differenza di altre forme di analisi strutturale, non esiste un modo diretto o comprovato per stimare esattamente il punto di cedimento della struttura.

A differenza di un'analisi diretta della resistenza, in cui è possibile prevedere l'esatto livello di sollecitazioni per un cedimento strutturale o un'analisi vibrazionale e le modalità esatte per le deformazioni a livello locale e globale e i valori di risonanza possono essere catturati nelle condizioni date, non è possibile dire con certezza dopo quanto tempo una struttura può cedere sotto carico di fatica.