Progetto di un sistema di adattamento per l'installazione di una cella di carico e di una prolunga sulla barra pretensionata della Split Hopkinson Bar

La barra di Hopkinson è un apparato sperimentale che permette di realizzare prove su materiali ad alta velocità di deformazione, ricavando informazioni utili allo studio dei processi tecnologici di formatura che avvengono ad alta velocità, come la formatura di lamiere, ma anche nello studio di impatti e crash test, urti e test balistici. Nella versione modificata, detta Split Hopkinson Bar, si va a pretensionare una barra, detta barra pretensionata, che attraverso un sistema di rilascio permette di generare un’onda di tensione in una successiva barra, detta di input e trasmetterne parte attraverso il provino di materiale di interesse sperimentale; l’onda poi trasmessa oltre il provino giunge alla barra di output e viene infine dissipata con un sistema di arresto. L’attività progettuale si è basata sull’esigenza di ottenere onde di tensione con lunghezza d’onda differenti. Da un punto di vista teorico, la lunghezza d’onda può essere fatta variare facendo variare la lunghezza della barra pretesa. Scopo del progetto è stato quindi quello di andare a ideare e realizzare una barra di prolunga che si potesse adattare completamente all’apparato già esistente, con la possibilità di essere regolata e quindi di poter utilizzare barre pretensionate di lunghezza differente. L’attività ha inoltre richiesto l’implementazione di una nuova cella di carico, adatta a performare test sia di compressione sia di trazione; l’inserimento del dispositivo nel contesto già presente ha richiesto la progettazione anche di un componente di adattamento, che potesse far interfacciare e collegare la prolunga e la cella di carico con il sistema di pretensionamento, costituito da un martinetto elettro-attuato con vite senza fine. L’attività progettuale si è avvalsa del supporto di software informatici come Solid Edge e Ansys R1. Con il primo, è stato possibile realizzare i modelli CAD delle varie componenti e realizzare l’assieme complessivo, andando a verificarne eventuali problemi di accoppiamento, problemi di peso o anche di ingombro. In aggiunta, con Solid Edge è stata realizzata una breve analisi agli elementi finiti con una verifica statica dei vari componenti. Con Ansys si è invece realizzata una simulazione agli elementi finiti considerando anche tutto il transiente successivo al rilascio quasi istantaneo della barra, andando a valutare la possibilità di amplificazioni dell’onda di tensione nel suo propagarsi; l’analisi dinamica ha verificato l’assenza del superamento di valori di tensione pericolosi per la resistenza delle varie componenti, parti della prolunga e sistema di adattamento.