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.
