La fatica nei metalli: perchè telaio e componenti non possono durare per sempre

[tiziano]

...obsolescenza programmata.
Non c'è niente da fare...il sistema capitalistico occidentale con tanto di consumismo appresso e consumatore che deve consumare affinché non si producano stati come quelli che stiamo attraversando di "crisi" (più o meno artificialmente indotte) è oggi basato sulla produzione di sistemi a degrado intrinseco programmato.
Trenta od anche venti anni or sono la teoria di base matematico statistica necessaria per condurre a questa "programmazione" non era ancora che in stato embrionale...ma oggi.

Oltre a questo si aggiungono tutti i cosidetti (pseudo)miglioramenti tecnici che portano a far desiderare il prodotto nuovo (da non chiamare marketing) e che, di fatto, ci portano a "non consumare" il prodotto "vecchio" sostituito.

Nel nostro caso molto poco ben programmata e realizzata, a giudicare dai "ritrovati di marketing" periodicamente lanciati per convincerci a cambiare bici. Voglio dire che comunque la percentuale di bici che giungono alla fine della loro vita per rottura è comunque molto piccola

Precisamente. o-o

Abbiamo vissuto un decennio con la guerra del grammo risparmiato e poi, nell'ultimo periodo, presentano i nuovi gruppi elettronici che utilizzano delle batterie da 2 etti, vanificando, di fatto, lustri di "pseudo-studio" sull'alleggerimento.



I "soliti" complimenti per l'articolo a Daniel. o-o

Prodotti MTB scontati

 

[alesje]

Voglio fare l'avvocato del diavolo. Avete fatto questo articolo(che è molto bello e dettagliato,non si discute) sui metalli,ma alla stessa maniera perchè non ne fate un altro sui materiali compositi? E soprattutto,perchè mai dovrei spendere circa 5000€ per una bici con telaio in composito se poi magari,alle stesse condizioni di utilizzo,devo sostituirla dopo due anni contro una sostituzione media di sei-sette anni di un'altra in alluminio? Dal quel che leggo e vedo,le deformazioni dei compositi non sono così "plastiche" ma cedono di schianto.

 

[Pietro.68]

motobimbo forever :D

 

[sembola]

per le biciclette?

No, praticamente per tutto. Quando non c'erano i computer non si facevano i calcoli FEA, si andava più o meno ad occhio... a volte andava bene, a volte male, come per i Comet citati da Danybiker (strano, visto che non erano in composito...)

può darsi...ma ad esempio le lavatrici degli anni '70 duravano molto di più rispetto a quelle attuali.

Può essere vero, ma credo che occorrerebbe fare un confronto a parità di caratteristiche, funzioni, costo, consumi... Per le auto per esempio le prestazioni complessive sono imparagonabili e la durata è influenzata solo da considerazioni extratecniche (moda, limitazioni alla circolazione...). Chiedere riferimenti al Pazzo di Lucca che oramai va per i 400.000 km

 

[motobimbo]

[MENTION=112867]sembola..[/MENTION].sei troppo toscano e contemporaneamente troppo serio...è una contraddizione in termini...non è possibile che tu ed il [MENTION=33747]Mòlle[/MENTION] siate conterranei.

anche se adesso, ripensandoci, mi pare di ricordare che lui è pisano e livornese contemporaneamente, il che mi dà da pensare...

 

[ottomilainsu]

Verissimo! Niente dura per sempre.
I componenti e i telai presi in considerazione però non hanno due anni. Ovvio può capitare che si rompano componenti in poco tempo ma è più facile cambiarmi molto prima che capiti.

Ehm... il GT Bravado del '96 si ruppe dopo 11 mesi e 5000 km appena.
Sostituito in garanzia, si ruppe nuovamente dopo poco più di un anno e altri 5000 km circa.
Non è specificato nell'articolo, mi è sfuggito di precisare questo dato.

 

[ottomilainsu]

Scusate ma...... Ad ingegneria si studia e si fanno esami sul calcolo a fatica dei materiali, calcoli ad elementi finiti, calcoli lineari e non lineari... Solo per dire che calcolare a fatica un telaio non è impossibile e nemmeno roba spaziale, quindi se un telaio è fatto a regola d'arte dovrebbe durare per molti molti anni, logicamente tralasciando danni per cause estreme. Sopratutto oggi, che per i calcolare le strutture meccaniche si usano software analitici con precisioni dichiarate ( e assicurarate ) del 99.9% (vedi Nastran o simili)....

L'ho spiegata molto semplicemente per non addentrarmi in spiegazioni complesse... ma il succo del discorso è che se un telaio o un componente è progettato correttamente dura bene e molto, altrimenti......

Verissimo, a suo tempo effettuai simulazioni e pfrogettazioni di pedivelle.
Però... non farti illudere dalla precisione del software, chi ha scritto il Nastran (missioni Apollo!) è ormai in pensione e anche probabilmente defunto, al codice non ci mette mano più nessuno e se c'è un baco (c'è!) non si sa che cosa salta fuori.
Capitano casi in cui la soluzione non è accurata oppure addirittura il solutore non converge.
Prima di tutto occorre sapere che cosa si sta facendo, fare comunque qualche calcoletto a mano, fare le simulazioni FEM variando i parametri per vedere se saltano fuori sorprese, insomma usare il cervello.
Invece i venditori di software ti raccontano che basta un disegno, qualche forza qua e là, qualche vincolo... et voilà, il calcolo è fatto.
Non è così, il cervello del progettista è fondamentale.
E pure fondamentale è conoscere l'entità di carichi, tutt'altro che nota.

Per le sollecitazioni al telaio avevano cominciato a Padova una quindicina d'anni fa, gruppo di lavoro del DIM dei proff. Atzori, Petrone e con un po' di volenterosi tesisti tra cui il sottoscritto.

 

[ottomilainsu]

Chiaro e interessante.
Mi piacerebbe leggere un approfondimento sul confronto tra le varie leghe metalliche utilizzate per i telai (Easton DH, A1, Ergal, varie leghe al titanio, ecc).
Ovviamente anche il comportamento del carbonio in relazione alla fatica è interessante, soprattutto per chi mitizza questo materiale.

Per chi piace andar sul tecnico:
http://www.unipa.it/giovanni.petrucci/Disp/Fatica1.pdf

Sono curioso di leggere quelo che scriverai sul carbonio... perchè scriverai qualcosa vero? ;)

ottimo articolo, interessante e chiarificatore
come altri utenti chiedo, quando sarà possibile farlo, un confronto fra le varie leghe metalliche
...ed ovviamente anche x il carbonio, anche se non sono un'amante del materiale, sono curioso

Per le varie leghe metalliche, nei limiti del possibile (è un mondo vastissimo), posso dare ulteriori spiegazioni.
Per i compositi la faccenda è, ahimè, al di fuori della mia portata.
Non mi sono occupato di progettazione di parti che facessero uso di questi materiali, la mia preparazione è limitata ai corsi universitari e quindi potrei solo riferire quanto è noto in maniera "libresca".
Magari qui c'è qualcuno che si occupa di questo settore ed è disponibile per parlarne.

 

[ottomilainsu]

Non sono del tutto convinto che la "legge del fil di ferro" sia riconducibile al fenomeno della fatica. Il fil di ferro, piegandolo più volte, lo deformi plasticamente in un senso e nell'altro, incrudendolo. Incrudire un materiale, significa renderlo più resistente, ma anche molto più fragile. Infatti, mano a mano che pieghi il fil di ferro da una parte all'altra, si sente che diventa sempre più duro fino a rompersi a causa della sua fragilià. Il fenomeno della fatica, da quello che so, non si presenta mai su deformazioni plastiche, ma solo elastiche: caso a cui sono soggetti i nostri componenti. Sbaglio?

Su questo punto sarebbe stato necessario ampliare troppo l'articolo.
L'esempio è in tema ma anche no, nel senso che la rottura del fil di ferro è inquadrabile nel fenomeno della fatica "oligociclica" che si manifesta a un ben determinato livello di sollecitazione.
Quando Woehler iniziò a studiare il problema nessuno aveva la più pallida idea di quale fosse il valore critico per determinare il fenomeno.
Così fece eseguire una quantità sterminata di prove di fatica, stressando un dato materiale (di cui erano noti il carico di rottura e di snervamento) a valori via via crescenti.
Quando la sollecitazione raggiunge il carico di snervamento il materiale si deforma ma non si rompe subito.
Può durare 10 cicli, ma anche 1000 o 10000.
La vita a termine comincia dopo i 10000 cicli (circa!), ovvero quando la sollecitazione scende al di sotto del valore di snervamento.
Diminuendola ancora si assiste ad un incremento della durata, fino al valore "critico" al di sotto del quale il pezzo dura apparentemente all'infinito.
Nace così il "Diagramma di Woehler" che caratterizza CIASCUN materiale; quello raffigurato è valido per un acciaio di media resistenza.

Se 1 milione di cicli per una pedivella vale uno o più anni, 10 milioni sono dieci e più anni (multipli di 10!), e così via.
Con i lunghi tempi d'uso subentrano altri fattori a complicare le cose, ma resta il fatto che praticamente dura in "eterno".
La zona al di sotto dei 10000 cicli è di nessun significato, così pure quella sotto al milione è pericolosa, non ci vuole molto per raggiungere 1 milione di cicli (per un'automobile sono 3-4000 km).

Ma fosse tutto qui... per una buona progettazione bisogna ricorrere ai diagrammi di Haigh e di Goodman-Smith, che permettono di correlare con sicurezza le sollecitazioni al materiale che si vuole impiegare.

Ma bisognerebbe scrivere ancora "qualche" pagina, partendo dalla base (proprietà dei materiali) per poter comprendere il concetto.

 

[sembola]

[MENTION=112867]sembola..[/MENTION].sei troppo toscano e contemporaneamente troppo serio...è una contraddizione in termini...non è possibile che tu ed il [MENTION=33747]Mòlle[/MENTION] siate conterranei.

anche se adesso, ripensandoci, mi pare di ricordare che lui è pisano e livornese contemporaneamente, il che mi dà da pensare...

Molto da pensare...
Se una volta ci incontriamo, vedrai che "off the record" so essere più aderente all' immagine del toscano

 

[cocos]

Credo la cosa piu' sensata sia guardare alla garanzia del telaio, superata la quale diamo un'attimo piu' di attenzione.
Un produttore fa la garanzia su prove di laboratorio e su medie chi pesa poco e guida con stile avra' maggior durata chi picchia duro tutti i giorni finita la garanzia cambi bici, indipendentemente dal materiale....

 

[ottomilainsu]

...obsolescenza programmata.
Non c'è niente da fare...il sistema capitalistico occidentale con tanto di consumismo appresso e consumatore che deve consumare affinché non si producano stati come quelli che stiamo attraversando di "crisi" (più o meno artificialmente indotte) è oggi basato sulla produzione di sistemi a degrado intrinseco programmato.
Trenta od anche venti anni or sono la teoria di base matematico statistica necessaria per condurre a questa "programmazione" non era ancora che in stato embrionale...ma oggi.
Ecco perché chi viveva già in quelle epoche anche solo come bambino od adolescente ha la sensazione "che le cose durassero di più" un tempo.
Oggi abbiamo adeguate conoscenze...per parafrasare noto incipit di apertura di notissima serie televisiva anni '70.
E non accade solo in questo limitato settore dello scibile umano.
Siamo fatti per non durare...altra citazione di noto Nexus 6.

Marco1971.

Personalmente sono convinto che le bici di un tempo erano molto ma molto meno resistenti.
Sono cambiate in modo impressionante le modalità d'uso, trent'anni fa ci si sognava una DH sui percorsi d'oggi.
Le pedivelle si spaccavano come il pane e una nota casa italiana ha rischiato di brutto per una serie di incidenti con morti e feriti causati dalle rotture delle pedivelle, e si parlava di bici da strada, non MTB.
Certo alcuni mozzi duravano un'eternità, ma il telaio era quello che era.
Io credo che si siano fatti grandi passi in avanti, ma non abbastanza.

Per cambiare una bici non è necessario che si rompa, anzi è pericoloso (per l'utilizzatore e per il costruttore), basta che si consumi e non funzioni più bene.
Non mi pare che siamo arrivati a questo punto, le rotture sono ancora troppe per far pensare che si è raffinata per bene la filosofia della obsolescenza programmata.

 

[mach1]

sto leggendo l'articolo e non mi torna subito una cosa, con l'esempio del filo di ferro. Nel filo di ferro operiamo nel campo plastico, in pratica la rottura che produciamo non è per fatica ma per snervamento. la fatica dovrebbe riguardare i carichi all'interno del campo di lavoro del materiale, quini in campo elastico. O sbaglio?

 

[sembola]

Personalmente sono convinto che le bici di un tempo erano molto ma molto meno resistenti.

Sul materiale di alta gamma, quello tirato sul peso, la penso anch'io così.

 

[Nikkeribe]

Bell'articolo per carità..... ma ho sempre pensato che quando pedalo la "fatica" la faccio io e non la bici! Poi se mi dite che dura fatica anche lei meglio...... ma mai che mi spingesse in salita almeno una volta, sta' disgraziata!!!!

 

[ottomilainsu]

sto leggendo l'articolo e non mi torna subito una cosa, con l'esempio del filo di ferro. Nel filo di ferro operiamo nel campo plastico, in pratica la rottura che produciamo non è per fatica ma per snervamento. la fatica dovrebbe riguardare i carichi all'interno del campo di lavoro del materiale, quini in campo elastico. O sbaglio?

Ho specificato meglio il concetto qui: http://www.mtb-forum.it/community/forum/showpost.php?p=6473412&postcount=69

 

[Haran]

Ah. la mia vecchia Olympia Alpina in alluminio... puoi prenderla a martellate. Dopo 25 anni di botte sulla nuda roccia, il telaio è ancora in perfette condizioni. E 'te credo, i tubi hanno lo spessore di un dito!

 

[el_barto]

per le biciclette?

può darsi...ma ad esempio le lavatrici degli anni '70 duravano molto di più rispetto a quelle attuali.

e (andando indietro) vogliamo parlare delle belle lavanderine?
quelle pulzelle che si recavano scalze e con una camicetta succinta al torrente più vicino per sfregare i lenzuolini...vuoi mettere l'eros che trasmettevano?
santoDDio...dei poeti della Madonna ci sono rimasti sotto a 'sta cosa!

però è anche vero che allora non c'era tutto il calcare che c'è adesso e se ti azzardi a bagnare qualsiasi cosa in qualsiasi fiume (anche sacro) o fiumiciattolo o torrentello chedirsivoglia, capace pure che ti ritrovi la mano verde indelebile fluorescente pulsante... e del lenzuolino che impugnava rimane solo il ricordo di ciò che ci si è fatto sopra.

sei un poeta

 

[alesje]

Unipa? UNIPA??? L'università di Palermo?? Minc...allora a qualcosa serve l'università di Palermo!! :))

Chiaro e interessante.
Mi piacerebbe leggere un approfondimento sul confronto tra le varie leghe metalliche utilizzate per i telai (Easton DH, A1, Ergal, varie leghe al titanio, ecc).
Ovviamente anche il comportamento del carbonio in relazione alla fatica è interessante, soprattutto per chi mitizza questo materiale.

Per chi piace andar sul tecnico:
http://www.unipa.it/giovanni.petrucci/Disp/Fatica1.pdf

 

[ottomilainsu]

per le biciclette?

può darsi...ma ad esempio le lavatrici degli anni '70 duravano molto di più rispetto a quelle attuali.

e (andando indietro) vogliamo parlare delle belle lavanderine?
quelle pulzelle che si recavano scalze e con una camicetta succinta al torrente più vicino per sfregare i lenzuolini...vuoi mettere l'eros che trasmettevano?
santoDDio...dei poeti della Madonna ci sono rimasti sotto a 'sta cosa!

però è anche vero che allora non c'era tutto il calcare che c'è adesso e se ti azzardi a bagnare qualsiasi cosa in qualsiasi fiume (anche sacro) o fiumiciattolo o torrentello chedirsivoglia, capace pure che ti ritrovi la mano verde indelebile fluorescente pulsante... e del lenzuolino che impugnava rimane solo il ricordo di ciò che ci si è fatto sopra.

Lavatrici anni '70?
Hahaha!
Tanti, tanti anni fa, interno sera: la famiglia riunita in salotto davanti alla Tv (nuova, a colori!), tutta intenta a guardare il film "Operazione Sottoveste".
La lavatrice (Zoppas anno '971, piazzata in bagno) lava.
Ad un certo punto capita su il nonno, alquanto inca@@@@, perché è saltata la luce del loro appartamento ed esce acqua dalle prese e dagli interruttori.
Usciamo dal salotto e la casa è inondata d'acqua, il pavimento della sala da pranzo ne ha due dita buone, il salotto è salvo solo perchè il pavimento di legno la fa infiltrare subito, giù per le scale c'è la cascatella.
Che è successo?
Che la lavatrice s'è rotta, si è rotta la vasca (proprio aperta a metà) e così l'acqua entra ed esce, pertanto da oltre un'ora sta uscendo acqua dappertutto.
Davvero erano migliori? Mah... la sostituta, vasca inox, classe '984, è ancora lì che va ma solo perché il sottoscritto la ha resuscitata per tre volte, sennò a quest'ora sarebbe già diventata scatolette per tonno o chissà, raggi di bicicletta.

Il Fiume Sacro alla Patria?
Beh dai, almeno fino a dove abito io è balneabile anche se l'acqua è un tantinello gelida, per non parlare di certi torrentelli di montagna che sono una goduria, un invito irresistibile "tuffati, tuffati..."
Le belle lavanderine, ahimè, dalle mie parti non erano poi tanto belle, perché da giovani si erano rovinate facendo le portatrici di cemento.
Non erano certo ragazzine anoressiche come quelle di oggi!

P.S: in questa seconda foto la terza seduta da sinistra, è mia nonna paterna.
Alla tenera età di 18 anni si guadagnava UNA lira portando su per la valle, con la gerla, un sacco da 50 kg di cemento.
Alla faccia del D.Lgs. 81/2008.