Studio dello stato di tensione di dischi freno per applicazioni ferroviarie mediante analisi FEM termomeccaniche = Study of the stress state of brake discs for railway applications by means of thermomechanical FEM analysis

Il disco freno rappresenta un elemento cruciale per la sicurezza dei treni ad alta velocità. Durante la frenata, a causa dell'attrito tra il disco e le pastiglie, viene generata un'elevata quantità di calore che viene rapidamente dissipata dalla ventilazione all'interno dei dischi. La combinazione di carichi ciclici termici e meccanici a seguito di successive frenate è responsabile del verificarsi di stati di tensione e deformazione ciclici sulla superficie del disco, che sono alla base dell'innesco e della propagazione di cricche di fatica in direzione radiale. Dall'attuale stato dell'arte si evince come l'approccio più diffuso per l'individuazione delle zone di innesco delle cricche sulla superficie del disco e lo studio della loro propagazione si basi sull'esecuzione di analisi statiche termo-meccaniche agli elementi finiti, per l'identificazione delle aree superficiali di massima temperatura e per la valutazione dello stato di tensione all'apice della cricca dall'innesco in poi. Vengono esplorati i metodi più promettenti in letteratura per la predizione di zone di dell'innesco e delle modalità di propagazione delle cricche radiali, per poi implementare quelli ritenuti più efficienti, servendosi dell'utilizzo del software commerciale ANSYS Mechanical APDL. Lo scopo è quello di analizzare lo stato tensionale del disco in maniera tale da avere i cicli di carico utili per l'analisi di nucleazione e propagazione delle cricche.