ESECUZIONE ED ANALISI DI PROVE STATICHE DI TRAZIONE SU ACCIAIO S355 PER USO FERROVIARIO

This work was conducted in the laboratories of the Department of Industrial Engineering and Mathematical Sciences at the Polytechnic University of Marche and falls within the scope of research into the behavior of steels used in major engineering applications. The experimental work aimed to analyze the mechanical behavior of S355 structural steel—a material widely used in civil construction, industrial sectors, and metal fabrication due to its favorable balance of mechanical strength, ductility, and weldability. Material characterization was performed through uniaxial tensile tests on specimens cut from S355 steel plates along the rolling direction, with the objective of determining key mechanical properties and describing the material's response to an increasing load up to failure. The tests enabled the determination of fundamental material parameters—such as the elastic modulus, yield strength, ultimate tensile strength, and elongation at break—providing a comprehensive description of behavior in both the elastic and plastic regimes. The experimental activity involved static tensile testing using a Zwick/Roell Z050 universal testing machine, capable of continuously recording applied force values, alongside the Digital Image Correlation (DIC) technique to measure specimen displacement and strain. The collected data were subsequently processed using MATLAB—a computational platform essential for deriving engineering and true stress-strain curves—thereby enabling an analysis of the material's evolving stress-strain state and an interpretation of its behavior across various deformation stages. Analysis of the results provided deeper insight into the mechanical characteristics of S355 steel, highlighting its significant plastic deformation capacity prior to failure, as well as the behavior typical of structural steels during the yielding and strain-hardening phases. Understanding these properties is fundamental to the design and verification of structural components, as it allows for the prediction of their response under load and ensures their safety, reliability, and durability in service. Overall, this work constitutes an experimental characterization of the material, integrating observations of mechanical behavior with experimental data processing and contributing to a better understanding of the phenomena influencing the response of S355 steel to uniaxial tensile loading.

Il presente lavoro è stato sviluppato nei laboratori del Dipartimento di Ingegneria Industriale e delle Scienze Matematiche dell’Università Politecnica delle Marche e si inserisce nel contesto dello studio del comportamento degli acciai impiegati nelle principali applicazioni ingegneristiche. L'obiettivo dell'attività sperimentale è stato quello di analizzare il comportamento meccanico dell'acciaio strutturale S355, materiale largamente utilizzato nei settori delle costruzioni civili, industriali e della carpenteria metallica grazie al favorevole compromesso tra resistenza meccanica, duttilità e saldabilità. La caratterizzazione del materiale è stata condotta mediante prove di trazione uniassiale, eseguite su provini ricavati da lamiere di acciaio S355, tagliati lungo la stessa direzione di laminazione, con lo scopo di determinarne le principali proprietà meccaniche e di descriverne la risposta durante l'applicazione di un carico crescente fino alla rottura. Le prove hanno consentito di individuare i parametri fondamentali del materiale, quali il modulo elastico, il limite di snervamento, la resistenza massima a trazione e l'allungamento a rottura, fornendo una descrizione completa del suo comportamento sia nel campo elastico sia in quello plastico. L'attività sperimentale è stata svolta eseguendo prove di trazione statiche mediante l’utilizzo di una macchina universale di prova, la Zwick/Roell Z050, in grado di acquisire in modo continuo i valori della forza applicata durante la prova, e della tecnica di Digital Image Correlation (DIC), utile per ricavare i valori di spostamento e deformazione dei provini. I dati raccolti sono stati successivamente elaborati con MATLAB, una piattaforma di calcolo necessaria per ricavare le curve tensione-deformazione ingegneristiche e reali, permettendo di analizzare l'evoluzione dello stato tenso-deformativo del materiale e di interpretarne il comportamento nelle diverse fasi della deformazione. L'analisi dei risultati ha consentito di approfondire le caratteristiche meccaniche dell'acciaio S355, evidenziandone l'elevata capacità di deformazione plastica prima della rottura e il comportamento tipico degli acciai strutturali durante la fase di snervamento e incrudimento. La conoscenza di tali proprietà rappresenta un elemento fondamentale per la progettazione e la verifica di componenti strutturali, consentendo di prevederne la risposta sotto carico e di garantirne sicurezza, affidabilità e durabilità in esercizio. Nel complesso, il lavoro costituisce un'attività di caratterizzazione sperimentale del materiale, integrando l'osservazione del comportamento meccanico con l'elaborazione dei dati sperimentali e contribuendo alla comprensione dei fenomeni che influenzano la risposta dell'acciaio S355 alle sollecitazioni di trazione uniassiale.