Cause dello svolgimento dell'ingegnere Husker, soluzioni all'allentamento dei bulloni

6 minuti fa · 3 minuti di lettura

Nel 2011, uno dei veicoli aerei senza pilota più avanzati d'America si è schiantato. Nel 2013, un incidente ferroviario a Parigi uccise sette persone. E nel 2016, un treno della Union Pacific deragliò a Mosier, nell’Oregon, versando 42.000 galloni di petrolio greggio.

Questi sono solo tre esempi drammatici di come uno dei fenomeni più fastidiosi e poco compresi della meccanica di base – l’allentamento dei bulloni nel tempo – possa creare caos. Keegan Moore dell'Università del Nebraska-Lincoln sta studiando come ciò accada e come potrebbe essere prevenuto con una sovvenzione quinquennale di 727.410 dollari da parte del Faculty Early Career Development Program della National Science Foundation.

"I bulloni allentati non sono solo responsabili di catastrofi di alto profilo; rappresentano una minaccia nella vita di tutti i giorni, dalle attrezzature per i parchi giochi e le automobili agli impianti biomedici e al telescopio spaziale James Webb", ha affermato Moore, assistente professore di ingegneria meccanica e dei materiali. .

Moore ha affermato che, nonostante l’ubiquità di bulloni e viti nelle infrastrutture di tutti i tipi, si sa poco su come la dinamica di una struttura possa influenzare il loro allentamento durante il normale funzionamento.

"L'allentamento di bulloni e giunti è stato studiato fin dalla Rivoluzione Industriale perché da allora è stato un problema", ha detto Moore.

Spera che la sua ricerca risponda ad alcune di queste domande. Si concentrerà sull'allentamento rotazionale, causato dalle vibrazioni nelle strutture.

Le rondelle di sicurezza sono l'approccio più comune utilizzato per impedire l'allentamento dei bulloni, ma in molti casi sono inefficaci o addirittura aumentano la velocità di allentamento. Altri approcci, compresi i dadi di torsione e l'uso di due dadi su un bullone, sembrano, nella migliore delle ipotesi, ritardare, non impedire, l'allentamento.

Il progetto di Moore misurerà le condizioni di contatto dell'interfaccia – le superfici tenute insieme dal bullone – utilizzando fotocamere digitali ad alta velocità che filmano a migliaia di fotogrammi al secondo. Egli ritiene che le deformazioni misurate attorno alla testa del bullone o al dado possano essere mappate sulle condizioni di contatto all'interno dell'interfaccia attorno al foro del bullone. Produrrà inoltre strutture di modellazione per riprodurre la dinamica dell'allentamento e determinare in che modo la dinamica di una struttura influenza l'allentamento dei bulloni.

"Si spera che questo ci dia una nuova finestra su ciò che sta accadendo nell'interfaccia che non abbiamo mai avuto prima e saremo in grado di misurare come ciò cambia la dinamica quando il bullone si allenta e quando la struttura trema", ha detto Moore.

Una sfida chiave è capire come un bullone che si allenta potrebbe avere un impatto in altre parti della struttura.

"I cambiamenti in un bullone possono causare cambiamenti drammatici altrove... non solo guasti ma cambiamenti nel funzionamento", ha detto.

L’allentamento dei bulloni è un aspetto dell’invecchiamento delle infrastrutture americane. Spera che la sua ricerca possa portare a una manutenzione predittiva focalizzata su specifiche aree problematiche, il che è più efficiente rispetto al tentativo di monitorare tutti i bulloni.

Come tutte le borse di CARRIERA, quella di Moore include una componente educativa. Ha intenzione di "gamificare" i corsi di dinamica esistenti in ingegneria meccanica sviluppando un apprendimento collaborativo, non competitivo, basato sul gioco e di creare un laboratorio di dinamica di realtà virtuale "per generare entusiasmo e curiosità in classe e trasformare la condivisione di idee". Ha inoltre in programma di creare un nuovo corso di laurea sull'apprendimento basato sul gioco.

I premi NSF CAREER supportano i docenti pre-tenure che esemplificano il ruolo di insegnanti-studiosi attraverso una ricerca eccezionale, un'istruzione eccellente e l'integrazione di istruzione e ricerca.