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I parametri che sono
stati presi in considerazione come influenti sul
fenomeno di instabilità sono: Identificazione al
computer delle deformazioni.
D=
diametro medio della sfera;
t=
spessore;
t1=spessore
nella zona equatoriale;
R=raggio
del cilindro presente lungo l’asse polo Nord – polo
Sud;
r=raggio
di raccordo tra cilindro e sfera.
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Il galleggiante
sferico della Artemar è costruito mediante
l’accoppiamento di due semigusci realizzati con
materiale termoplastico stampato con procedimento ad
iniezione.
L’accoppiamento avviene mediante processo di
termosaldatura (procedimento
“a lama calda”) lungo tutta la fascia equatoriale,
zona lungo la quale è stata realizzata una
maggiorazione dello spessore che porta una serie di
benefici alla struttura in termini di resistenza
meccanica e di minimizzazione del fenomeno di
instabilità, che si concretizza con la formazione di
una bugna, le cui dimensioni dipendono da una serie
di parametri geometrici, nonché dalle
caratteristiche del materiale.
Il primo beneficio che porta l’incremento dello
spessore nella zona equatoriale è proprio sulla
saldatura; infatti, il procedimento utilizzato
garantisce una efficienza del giunto saldato pari al
90% rispetto al materiale continuo (realizzato di
stampaggio), ma grazie all’incremento di spessore il
giuntosaldato offre una resistenza meccanica
superiore alle zone in cui c’è continuità di
materiale, tanto da non diventare una zona critica,
bensì una
zona di irrobustimento della struttura.
Il galleggiante sferico, presenta al suo interno,
lungo l’asse polo Nord, polo Sud un cilindro cavo
necessario a garantire l’ancoraggio del galleggiante
stesso al componente da sorreggere.
La struttura del galleggiante è stata ottimizzata e
studiata, mediante analisi agli elementi finiti,
proprio per minimizzare il fenomeno di instabilità e
quindi le
dimensioni della bugna che si viene a formare
conseguentemente allo stato tensionale indotto della
pressione. |
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Dallo studio
analitico effettuato con un modello matematico messo
a punto con approccio sperimentale allo scopo di
avere disponibile uno strumento progettuale
utilizzabile per poter ottimizzare strutture con
caratteristiche
geometriche o di materiali differenti è emerso che:
• il raggio R del cilindro presente lungo l’asse
polo Nord – polo Sud ed il raggio r di raccordo tra
cilindro e sfera sono poco influenti sul fenomeno di
instabilità; • sul fenomeno di instabilità pesa
molto il rapporto D/t, che ovviamente è stato
ottimizzato per avere una situazione accettabile;
• a parità di D/t molto importante è lo spessore t1
del materiale nella zona equatoriale, da cui
dipendono sia il posizionamento della bugna di
instabilità, sia le sue dimensioni.
Nelle immagini che seguono è infatti possibile
vedere il risultato dell’analisi agli elementi
finiti (è riportata la distribuzione dello stato
tensionale
evidenziato da una mappa con diverse colorazioni)
che confronta la struttura con spessore costante con
la struttura con spessore incrementato nella sola
zona equatoriale Da una attenta lettura dei
risultati dell’analisi strutturale sopra riportati
si può
osservare che nel caso in cui la struttura presenta
un incremento dello spessore nella zona equatoriale
porti ad avere una riduzione della zona
interessata dalla formazione della bugna con un
conseguente aumento del carico di instabilità pari
al 10%.
In conclusione, quindi, l’incremento dello spessore
nella zona dell’equatore risolve diverse
problematiche: • elimina il problema della riduzione
di resistenza meccanica a causa della presenza di un
giunto saldato; • semplifica il processo di
saldatura;
• evita la fuoriuscita di bave dal cordone di
saldatura, consentendo così una maggiore e migliore
compenetrazione tra i corpi saldati, come
conseguenza di una maggiore pressione applicata sui
due semigusci da saldare;• riduce i problemi legati
all’instabilità portando alla crescita del carico di
stabilità del 10% circa. |
