View Full Version : Sforzo di penetrazione nel terreno
Se ho un corpo che si muove ad una certa velocità x, per portarlo a velocità 2x, mi sembra di ricordare che nell'aria lo sforzo va elevato al quadrato e nell'acqua al cubo.
Posso sapere indicativamente di quanto aumento lo sforzo nel terreno ? C'è un modo di calcolarlo ?
cristiano c.
22-10-2008, 08:17
sforzo? che unita di misura ha?
che lo sforzo sia con te giovane skywalker ..
sforzo? che unita di misura ha?
Non mi interessa l'unità di misura. Mi basta sapere in che proporzione aumenta all'aumentare della velcità.
lo sforzo ?
temo che nessun fisico lo abbia mai misurato , presumo intendessi dire la resistenza del mezzo .
non credo sia stata definita per i solidi dato che normalmente non vi è moto dentro i solidi ... forse si potrebbe definire una resistenza di penetrazione di un solido da parte di un altro.
come immaginavo la tua domanda non è di facile risposta dato che un modello descrittivo del comportamento meccanico del terreno varia molto in base alla sua composizione chimica , strutturale e alla sua umidità , in pratica in alcuni casi può avere un comportamento plastico ( terreno argilloso ) e in altri simile ad un fluido (terreno sabbioso )
il comportamento di un solido( come ad esempio un aratro ) che si muove al suo interno può quindi essere descritto da diversi modelli matematici .
nel caso del terreno sabbioso si può usare un modello fluidodinamico .
riguardo alla resistenza del terreno presumo che anche questa venga espressa in modo differente in base al tipo di terreno ( dico presumo perché non mi sono mai occupato di queste cose ... forse un ingegnere civile può essere più esplicito e spiegare meglio )
Riguardo all'esempio dell'aratro, è proprio quello che vorrei calcolare :D
Considerando un sistema fluido, come la sabbia, sai indicarmi qualche dato ?
jack.o.matic
22-10-2008, 17:24
nel caso del terreno sabbioso si può usare un modello fluidodinamico .
non un modello classico perchè la sabbia non è un continuo newtoniano
la resistenza va con il qudrato della velocità ed è proporzionale alla densità (sto parlando di fluidi)
per il terreno, non so
non un modello classico perchè la sabbia non è un continuo newtoniano
la resistenza va con il qudrato della velocità ed è proporzionale alla densità (sto parlando di fluidi)
per il terreno, non so
Se assumessimo per assurdo la sabbia un fluido, ed ipotizzassimo la densità a 1500 Kg/m3 ?
Se volessimo fare le cose per bene, l'aratro non penetra, almeno nel senso geotecnico del termine, nel terreno.
In geotecnica i Penetrometri (Fesso chi non ride) sono fatti apposta per misurare la consistenza in base al numero di colpi che una mazza battente standard in peso, deve infligge su una punta, anche essa standardizzata cadendo da un'altezza fisssa, per provocarne sempre (in tutti i terreni) lo stesso affondamento.
Per il caso dell'aratro, hai poco da assumere un terreno simile a un fluido.
il legame costitutivo a rottura per un terreno è di tipo Mohr Coulomb. Significa che
Lo sforzo normale S(F/L2) che il cuneo in condizioni di scorrimento applica sull'interfaccia è in grado di portare lo strato di stress tangenziale T(F/L2) a valori limite dati da:
T=S*tang(fi)+Cu
Cu interviene per materiali argillosi
fi descrive, a partire dall'angolo di resistenza a taglio il comportamento dell'interfaccia terreno aratro.
Spero di non aver scritto cazzate...la geotecnica me la sto scordando!!!
sforzo? che unita di misura ha?
Le stesse di una pressione F/L^2
è esattamente misurabile.....cauchy e le sue menate sui tetraredri...Mohr e l'arbelo non dicono niente a nessuno?
Se volessimo fare le cose per bene, l'aratro non penetra, almeno nel senso geotecnico del termine, nel terreno.
In geotecnica i Penetrometri (Fesso chi non ride) sono fatti apposta per misurare la consistenza in base al numero di colpi che una mazza battente standard in peso, deve infligge su una punta, anche essa standardizzata cadendo da un'altezza fisssa, per provocarne sempre (in tutti i terreni) lo stesso affondamento.
Per il caso dell'aratro, hai poco da assumere un terreno simile a un fluido.
il legame costitutivo a rottura per un terreno è di tipo Mohr Coulomb. Significa che
Lo sforzo normale S(F/L2) che il cuneo in condizioni di scorrimento applica sull'interfaccia è in grado di portare lo strato di stress tangenziale T(F/L2) a valori limite dati da:
T=S*tang(fi)+Cu
Cu interviene per materiali argillosi
fi descrive, a partire dall'angolo di resistenza a taglio il comportamento dell'interfaccia terreno aratro.
Spero di non aver scritto cazzate...la geotecnica me la sto scordando!!!
Hai suscitato la mia curiosità.
Volendo dare dati numerici ?
Oppure, dove posso approfondire la cosa ?
Le stesse di una pressione F/L^2
è esattamente misurabile.....cauchy e le sue menate sui tetraredri...Mohr e l'arbelo non dicono niente a nessuno?
apperò quante cose nuove si imparano ogni giorno , giuro che quando l'ho letto ho pensato a un errore espressivo ( in sé molto divertente ) :asd:
DarKilleR
22-10-2008, 21:32
bhè dipende tutto cosa intendi con la tua richiesta...
Se pensi di far andare un corpo nel terreno, come un'automobile viaggia attraversando l'aria e quindi l'atmosfera, ed un sottomarino come viaggia sott'acqua e pensi di fare qualcosa del genere stile Tremors nel terreno, credo sia praticamente impossibile..:sofico:
Poi detto questo, credo che puoi grosso modo approssimare il tuo problema facendo una analisi geotecnica del terreno, ma poichè la geotecnica non è una scienza certa, ma è un po' la scienza dei tartufi perchè l'analisi del terreno è molto difficile, e ci sono moltissime variabili in campo...e soprattutto sull'indagine geologica del terreno stesso.
Detto questo i principali fattori che vanno ad influenzare quello che vuoi sono:
-Tipo di terreno (Argille, Limi, Sabbie, Ghiaie, ciotoli)
-Granulometria del terreno e quindi in che percentuale si trovano le sopracitate categorie nel nostro terreno.
-Umidità del terreno e in caso livello della falda acquifera
-Coesione del terreno
-Angolo di resistenza al taglio del terreno
-Grado di consolidazione e l'OCR dello stesso.
Quindi valutate grossolanamente tutte queste variabili, il terreno è una cosa strana, e si può costruire un modello comportamentale come se fosse un corpo elasto-plasto-viscoso, quindi non si può analizzare con nessun modello classico della cinematica, fluidodinamica o delle strutture..
Si potrebbe trovare lo sforzo per portare a rottura un determinato terreno (ma il terreno non è isotropo ed omogeneo) quindi lo sforzo varia e di molto a seconda della direzione e verso in cui è applicato...ed il lavoro effettuato per portarlo a rottura...poi ti integri il tutto nello spazio e ti trovi l'energia necessaria...
Ma collegare lo sforzo a rottura e l'energia con la velocità di attraversamento del mezzo, senza considera che oltretutto ha un'influenza enorme la grandezza del corpo in esame e la sua forma..è alquanto difficile.
Conosco abbastanza bene il terreno. Non quanto un geofisico, ma sono quasi laureando di agraria.
Quello che mi basterebbe sapere è questo:
Se tiro un aratro in acqua (ipotesi), all'aumentare della velocità, lo sforzo viene elevato al cubo. Quanto aumenta tirandolo in un terreno di medio impasto ?
Hai suscitato la mia curiosità.
Volendo dare dati numerici ?
Oppure, dove posso approfondire la cosa ?
Ti rispondo appena trovo due minuti di tempo tra un qualcosa da fare a lavoro e l'altra... La risposta non è roba da due minuti
Rieccomi.
Di risolvere il problema a partire dalle condizioni di strappo dell'aratro da fermo...scordiamocelo...mettersi a smanettare con considerazioni sulle caratteristiche di resistenza da vincere a partire da 0 a finire con l'innesco di una frattura su un solido non omogeneo e di caratteristiche complesse come il terreno non è facile.
Un approccio più semplice è seguire l'equilibrio di sforzi in condizioni dinamiche, ossia quando l'aratro già cammina nel terreno a velocità uniforme, tra il terreno e l'aratro stesso.
Ti posso dare le linee di massima per valutare questi sforzi, ma non so bene in quale materie di agraria si diano cognizioni di scienza delle costruzioni e geotecnica, comunque.
Lo sforzo S che compare nella formula che t'ho scritto prima è legato alla profondità della superficie su cui lo valuti, cambia linearmente con la profondità e il peso per unità di volume del terreno del tipo S=KgZ (g peso per unità di volume)
Con il coefficiente K consideri il fatto che passi dallo sforzo verticale a quello "orizzontale" anzi proiettato sulla faccia dell'aratro, quindi dipenderà dalla sua inclinazione...ma anche dalle caratteristiche dell'interfaccia aratro terreno e dalle caratteristiche del terreno stesso. (qui c'è un abbozzo di geotecnica da ritirami la laurea!!)
Una volta che hai S trovi gli sforzi tangenziali che per direzione sono quelli che ti si oppongono al moto!!!
ed è fatta.
Occhio che la cosa funziona in linea di principio.
per geometrie semplici, come le lastre ed i pali i problemi di estrazione dal suolo hanno soluzioni approssimabili in questo modo e i risultati sono affidabili.
Nel tuo caso si farebbe al contrario...l'aratro è nel terreno...applico lo sforzo all'aratro e vedo che sforzi nascono al terreno con un bel programma FEM.
Minkia quanto ho scritto!
Grazie per le informazioni.
Le mie capacità matematiche purtroppo sono assai carenti. Proverò ad estrapolare qualcosa, in caso contrario chiederò :D
Grazie per le informazioni.
Le mie capacità matematiche purtroppo sono assai carenti. Proverò ad estrapolare qualcosa, in caso contrario chiederò :D
A parte domani che sono fuori sede e la connessione la vedo col binocolo e ho millemila cose da fare cercherò di risponderti al meglio, nel frattempo, da qui alle 18:20, se hai qualche altro dubbio chiedi pure
come sai, il suolo è un sistema estremamente eterogeneo. e oltretutto incredibilmente variabile (già solo la percentuale di acqua è critica... e il suolo si bagna e asciuga di continuo :D ).
tutto quel che si può fare (e che si fa, di solito) è classificare empiricamente i suoli e su quello dimensionare tutto.
p.es suolo argilloso in tempera, XYZ newton per metro lineare dell'attrezzo (di QUELL'attrezzo, ovviamente trainare un ripuntatore a mezzo metro di profondità è diverso che trainare un erpice a 5 cm).
a te a cosa servono questi dati? :)
Semplicemente per rispondere a questa domanda: all'aumentare della velocità in aratura, quanto aumento lo sforzo di trazione.
Mi basterebbe una proporzione che possa anche in modo moooolto abbozzato dimostrare.
sincerissimamente credo che la cosa più facile, disponendo di tempo e mezzi, è attaccare un dinamometro che misuri la componente orizzontale della forza tra aratro e trattore.
se scopri in giro la soluzione diccelo, non si finisce mai di imparare!! :D
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