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Dario Croccolo

Professore ordinario

Dipartimento di Ingegneria Industriale

Settore scientifico disciplinare: ING-IND/14 PROGETTAZIONE MECCANICA E COSTRUZIONE DI MACCHINE

Direttore Centro Interdipartimentale di Ricerca Industriale su Meccanica Avanzata e Materiali

Temi di ricerca

Studio e progettazione di componenti meccanici per applicazioni in campo automobilistico e motociclistico con particolare riferimento al comportamento sia statico che dinamico degli accoppiamenti albero-mozzo realizzati per interferenza ed incollaggio ed ai collegamenti bullonati.

Definizione della pressione di contatto e del coefficiente di attrito tra gli elementi.

Studio di accoppiamenti tra acciaio e fibra di carbonio, accoppiamenti plurimi di diversi materiali ed accoppiamenti con albero che si estende oltre il mozzo.

Studio degli effetti di intaglio analizzati dal punto di vista numerico, analitico e sperimentale.

Studio di accoppiamenti per serraggio con mozzo intagliato realizzati tra la gamba della forcella e il perno ruota e tra il trapezio e la gamba.

Resistenza a fatica dovuta all'effetto d'intaglio generato in accoppiamenti albero-mozzo per interferenza.

Studio di accoppiamenti assial-simmetrici per sola interferenza e per interferenza e incollaggio.

Analisi di alcuni aspetti critici riguardanti i collegamenti bullonati, con particolare riferimento al comportamento tribologico delle superfici in contatto finalizzati alla corretta valutazione e definizione delle forze e delle coppie necessarie per corretto funzionamento del collegamento; tutto questo anche in considerazione dell'utilizzo di materiali innovativi per la realizzazione dei componenti del collegamento come le leghe di titanio e le leghe di alluminio.



L'attività scientifica, sia di base sia applicata, è stata da sempre dedicata allo studio ed alla progettazione di componenti meccanici per applicazioni in campo automobilistico e motociclistico con particolare riferimento al comportamento sia statico che dinamico degli accoppiamenti albero-mozzo realizzati per interferenza ed incollaggio ed ai collegamenti bullonati. Per quanto concerne l'accoppiamento per interferenza sono state definite e verificate alcune correzioni da apportare alle formule teoriche valide per i tubi di forte spessore attraverso l'introduzione di opportuni coefficienti parametrizzati in funzione della differente rigidezza circonferenziale dei trapezi di sospensioni anteriori motociclistiche i quali vengono calettati per interferenza con i perni di sterzo. Il progetto e la verifica di tali accoppiamenti prevede, da un lato la conoscenza esatta della pressione di contatto e, dall'altro, quella del coefficiente di attrito tra gli elementi. Scopo di una prima indagine è stato quello di calcolare in modo semplice ed efficace la pressione di contatto tra il perno di sterzo ed il trapezio mentre successivamente si è cercato di definire, con precisione, i coefficienti di attrito tra i due componenti realizzati anche in materiale differente (acciaio ed alluminio) e con diverse tipologie di fornitura ed assemblaggio. Le metodologia di analisi delle sollecitazioni in accoppiamenti albero-mozzo bloccati alla pressa sono state estese ad accoppiamenti tra acciaio e fibra di carbonio, ad accoppiamenti plurimi di diversi materiali ad accoppiamenti con albero che si estende oltre il mozzo provocando effetti di intaglio studiati dal punto di vista numerico e analitico. Inoltre sono stati analizzati accoppiamenti per serraggio con mozzo intagliato realizzati tra la gamba della forcella e il perno ruota e tra il trapezio e la gamba.

Altro aspetto importante analizzato è il calcolo della resistenza a fatica del perno di sterzo sollecitato prevalentemente a flessione alterna. La difficoltà di tale calcolo deriva dalla non esatta conoscenza dell'effetto d'intaglio provocato, nei pressi dell'accoppiamento, sia dalla variazione geometrica, sia dall'attrito tra i due elementi. Per tale motivo si vuole definire con precisione l'effetto generato in accoppiamenti albero-mozzo per interferenza per poi giungere al calcolo della resistenza a fatica dell'accoppiamento. Tutti i precedenti filoni sono oggetto di ricerche svolte in collaborazione con importanti aziende del settore e formalizzate sia con Contratti stipulati con il DIN, sia con l'attivazione di borse di studio di Dottorato e di Assegni di ricerca.

La ricerca di base si è concentrata su accoppiamenti assial-simmetrici per sola interferenza e per interferenza e incollaggio. Per quanto concerne gli accoppiamenti per interferenza e incollaggio (accoppiamenti misti), l'obiettivo è stato ed è quello di verificare l'effetto combinato dei due metodi di giunzione, con o senza difettosità dell'adesivo, sul momento di sbloccaggio del giunto in condizioni di carico sia statico sia dinamico per diverse metodologie di accoppiamento e differenti dimensioni geometriche. Tale indagine nasce dall'esigenza di poter verificare, grazie anche a prove non distruttive, la condizione limite di resistenza del giunto in funzione dei parametri di progetto. Obiettivo principale è stato, dunque, quello di mettere a punto e di testare una procedura di prova tramite la quale sia possibile prevedere il comportamento sia statico che a fatica del giunto senza portarlo a rottura ma sollecitandolo ad una forza molto inferiore al limite di resistenza dell'accoppiamento. Tale procedura consentirebbe di prevedere il limite di rottura e, dunque, di decidere se accettare o rifiutare il prodotto in fase di controllo di produzione. Le prove di fatica hanno, come scopo finale, quello di valutare la resistenza statica residua del giunto dopo averlo sollecitato, per almeno un milione di cicli, a un carico alterno sempre superiore al valore della resistenza statica per sola interferenza.

Per quanto concerne gli accoppiamenti assial-simmetrici per interferenza è stata proposta una metodologia di calcolo che permette, grazie all'utilizzo di un foglio elettronico o di poche righe di codice, il calcolo di più accoppiamenti di diverso materiale, con differente interferenza su tutte le interfacce e rotanti ad una determinata velocità angolare. Ultimo recente aspetto preso in considerazione riguarda la valutazione degli effetti di bordo che nascono quando l'albero si estende in lunghezza oltre il mozzo.

Infine sono stati analizzati alcuni aspetti critici riguardanti i collegamenti bullonati, con particolare riferimento al comportamento tribologico delle superfici in contatto finalizzati alla corretta valutazione e definizione delle forze e delle coppie necessarie per corretto funzionamento del collegamento; tutto questo anche in considerazione dell'utilizzo di materiali innovativi per la realizzazione dei componenti del collegamento come le leghe di titanio e le leghe di alluminio.

Sempre grazie a collaborazioni con importanti aziende del settore metalmeccanico formalizzate con Contratti stipulati con il DIN, è stato portato a conclusione il progetto di un sistema innovativo di chiusura per montanti di autotreni telonati e di un meccanismo per la movimentazione (apertura e chiusura) di ante per mobili da cucina. In particolare quest'ultimo dispositivo, brevettato e commercializzato grazie ad una collaborazione tra la SCILM S.p.A. ed il DIN, permette di aprire e chiudere tutte le ante del mobile partendo da una posizione complanare per poi arrivare a sormontarsi l'una con altra.

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