Alleggerimento Strutturale di un Carrello Ferroviario per Passeggeri: Analisi FEM e Verifica a Fatica con Materiali Innovativi in Conformità alla EN 13749 = Structural Weight Reduction of a Passenger Railway Bogie: FEM Analysis and Fatigue Verification with Innovative Materials in Compliance with EN 13749

Il presente lavoro di tesi sperimentale, svolto presso Blue Engineering nella sede di Rivoli (TO), si concentra sull’ottimizzazione strutturale dei telai dei carrelli ferroviari, con particolare attenzione alla riduzione del peso e al miglioramento delle prestazioni a fatica. La ricerca esplora l’uso di materiali innovativi come gli acciai altoresistenziali (S690), che sostituiscono l’acciaio tradizionale S355, e l’applicazione di tecniche avanzate per migliorare la durabilità a fatica dei componenti, come il trattamento HFMI (High Frequency Mechanical Impact). Il primo capitolo introduce le origini e l’evoluzione storica dei carrelli ferroviari, illustrando le tappe fondamentali nella progettazione e nei materiali impiegati. Vengono analizzati i principali componenti strutturali e i materiali utilizzati nei carrelli moderni. Il secondo capitolo descrive il carrello di riferimento utilizzato per le analisi numeri che; include la configurazione strutturale del telaio, la descrizione delle sospensioni, della motorizzazione e del sistema frenante, con un focus sulla categoria BI secondo EN 13749. Il terzo capitolo esamina le tecniche per migliorare la resistenza a fatica dei giunti saldati, in particolare l’HFMI, e come essa influenzi la durabilità a fatica delle strutture saldate. Si analizzano i principi del trattamento e le sue applicazioni pratiche. Il quarto capitolo presenta l’analisi agli elementi finiti (FEM) del carrello, esplo rando la modellazione geometrica, le condizioni di carico e i criteri di accettazione strutturale. Si confrontano le performance del carrello con il materiale tradizionale S355 e con il nuovo acciaio S690, con focus sulle prestazioni statiche e dinamiche. Il quinto capitolo analizza il comportamento a fatica del carrello utilizzando i risultati ottenuti dall’analisi FEM. Si applicano i criteri della norma BS EN 13749 per la valutazione della durata dei giunti saldati e si confrontano i risultati ottenuti con i materiali trattati tramite HFMI. Le conclusioni sintetizzano i risultati ottenuti, proponendo le linee guida per l’otti mizzazione futura del design del carrello e per l’applicazione di tecniche avanzate di miglioramento a fatica, con l’adozione di materiali innovativi e trattamenti post-saldatura.