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davide 4a2e3f8389 add vdi2230 skill: VDI 2230 bolt joint dimensioning engine
Full R0-R13 calculation engine with:
- Guided data collection (N bolts, per-bolt load, DA_prime, thermal dT)
- Auto-sizing script (M4->M39 iteration across strength classes)
- fm_table A1 lookup for fast MA/FM queries without full R0-R13
- Warnings for stainless steel galling, ESV insert threads (Helicoil/Ensat)
- Bolt circle load distribution formula (FA + MB + MT)
- 7 evals covering static, fatigue, ESV aluminium, pressure seal,
  thermal steel-aluminium, and combined FA+FQ cases

Co-Authored-By: Claude Sonnet 4.6 <noreply@anthropic.com>
2026-03-23 10:37:40 +01:00

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Parametri JSON di input — Riferimento completo

Tutti i parametri accettati da vdi2230_calc.py e auto_size.py, con unità, default e note d'uso.

Identificazione vite

Parametro Tipo Default Descrizione
size string Dimensione nominale: "M6", "M12", "M24", "M12x1.5" (fine)
strength_class string Classe di resistenza: "8.8", "10.9", "12.9"
thread_type string "coarse" "coarse" = filettatura regolare; "fine" = filettatura fine
joint_type string "DSV" "DSV" = passante+dado; "ESV" = vite in foro filettato

Geometria giunzione

Parametro Unità Default Descrizione
lK_mm mm obbligatorio Lunghezza di serraggio — somma degli spessori di tutte le parti serrate
DA_mm mm obbligatorio Diametro esterno della zona di contatto (flangia, piastra)
dh_mm mm obbligatorio Diametro del foro di passaggio vite
DA_prime_mm mm DA × 1,5 Diametro esterno del corpo base (supporto al cono di deformazione); in genere ≥ DA
hmin_mm mm lK / 2 Spessore minimo della piastra più sottile tra quelle serrate
ssym_mm mm 0 Eccentricità di serraggio: distanza asse vite asse simmetrico del corpo di deformazione. Zero = caso centrico
a_mm mm 0 Eccentricità del carico: distanza linea d'azione FA asse simmetrico. Sempre ≥ 0
n_factor 1.0 Fattore di introduzione carico n: 1.0 = carico introdotto lontano dalla giuntura (caso standard); 0 = carico direttamente sul gambo
IBers_mm4 mm⁴ auto Momento d'inerzia sostitutivo del corpo di deformazione. Se 0, calcolato come π/64·(DA⁴-dh⁴)
lGew_mm mm 0 Lunghezza del filetto libero non avvitato (fuori dalla zona di serraggio)

Carichi di esercizio

Parametro Unità Default Descrizione
FA_max_N N obbligatorio Forza assiale massima. Positiva = separa le superfici di giuntura
FA_min_N N = FA_max_N Forza assiale minima — usare per carichi variabili (verifica fatica R9)
FQ_max_N N 0 Forza trasversale massima (perpendicolare all'asse vite)
MY_max_Nmm N·mm 0 Momento torcente attorno all'asse vite
MB_max_Nmm N·mm 0 Momento flettente esterno alla giuntura (caso raro)

Tenuta (solo se necessaria)

Parametro Unità Default Descrizione
pi_max_N_mm2 N/mm² 0 Pressione interna massima da sigillare
AD_mm2 mm² 0 Area efficace di tenuta della guarnizione
IBT_mm4 mm⁴ 0 Momento d'inerzia della sezione di giuntura (per verifica anti-apertura)
u_mm mm 0 Distanza del punto di inizio apertura dal centro del corpo di deformazione
qF 1 Numero di interfacce che trasmettono FQ
qM 1 Numero di interfacce che trasmettono MY
ra_mm mm 0 Raggio di attrito per la trasmissione di MY

Materiali e attrito

Parametro Unità Default Descrizione
EP_N_mm2 N/mm² 210000 Modulo elastico delle parti serrate. Acciaio = 210.000; alluminio = 70.000; ghisa = 120.000170.000
pG_N_mm2 N/mm² 900 Pressione superficiale limite sotto testa/dado. Acciaio = 9001.000; alluminio = 300450; ghisa = 400600
mu_G 0.12 Coefficiente di attrito nella filettatura. Classe A=0,06; B=0,12; C=0,18; D=0,25
mu_K = mu_G Coefficiente di attrito nell'appoggio testa/dado
mu_T 0.12 Coefficiente di attrito nelle superfici di giuntura (per calcolo anti-scorrimento)
internal_material "steel" Materiale del corpo filettato per ESV: "steel", "cast_iron", "aluminum"

Metodo di serraggio

Parametro Unità Default Descrizione
alpha_A 1.7 Fattore di serraggio αA = FM_max/FM_min. Chiave manuale ≈ 3,0; chiave dinamometrica ≈ 1,7; angolare = 1,0
fZ_total_um µm 12 Settaggio totale (somma di tutte le interfacce). 2 giunture piane acciaio ≈ 1015 µm

Fatica

Parametro Unità Default Descrizione
thread_treatment "SV" Trattamento filetto: "SV" = rullato pre-tempra; "SG" = rullato post-tempra (+2030% σAS)
meff_actual_mm mm 1,5·d Lunghezza di avvitamento effettiva disponibile
At_shear_mm2 mm² auto Area di taglio per verifica R12 (0 = usa Ad3)
tau_B_MPa N/mm² auto Resistenza a taglio (0 = usa 0,6·Rm)

Temperatura (solo se T ≠ ambiente)

Parametro Unità Default Descrizione
alpha_S 1/K 1.15e-5 Coefficiente di dilatazione termica della vite (acciaio)
alpha_P 1/K 1.15e-5 Coefficiente di dilatazione termica delle parti serrate. Alluminio ≈ 2,3e-5
dT_S_K K 0 Variazione di temperatura della vite rispetto al montaggio
dT_P_K K 0 Variazione di temperatura delle parti serrate

Esempi JSON per casi tipici

Caso 1: Flangia acciaio-acciaio, carico statico, DSV

{
  "size": "M16", "strength_class": "10.9", "joint_type": "DSV",
  "lK_mm": 50, "DA_mm": 45, "dh_mm": 17.5, "DA_prime_mm": 80, "hmin_mm": 25,
  "FA_max_N": 60000, "FA_min_N": 60000,
  "mu_G": 0.12, "alpha_A": 1.7,
  "EP_N_mm2": 210000, "pG_N_mm2": 900,
  "fZ_total_um": 12, "meff_actual_mm": 24
}

Caso 2: Vite in alluminio (ESV), carico variabile

{
  "size": "M10", "strength_class": "8.8", "joint_type": "ESV",
  "lK_mm": 25, "DA_mm": 28, "dh_mm": 11, "DA_prime_mm": 45, "hmin_mm": 25,
  "FA_max_N": 12000, "FA_min_N": 2000,
  "mu_G": 0.14, "alpha_A": 1.7,
  "EP_N_mm2": 70000, "pG_N_mm2": 400,
  "fZ_total_um": 15, "meff_actual_mm": 20,
  "internal_material": "aluminum", "thread_treatment": "SV"
}

Caso 3: Giuntura con tenuta (pressione interna)

{
  "size": "M12", "strength_class": "10.9", "joint_type": "DSV",
  "lK_mm": 35, "DA_mm": 40, "dh_mm": 13.5, "DA_prime_mm": 65, "hmin_mm": 17,
  "FA_max_N": 15000, "FA_min_N": 15000,
  "pi_max_N_mm2": 5.0, "AD_mm2": 800,
  "mu_G": 0.12, "alpha_A": 1.7,
  "EP_N_mm2": 210000, "pG_N_mm2": 900,
  "fZ_total_um": 12, "meff_actual_mm": 18
}

Caso 4: Giuntura con forza trasversale (anti-scorrimento)

{
  "size": "M14", "strength_class": "10.9", "joint_type": "DSV",
  "lK_mm": 45, "DA_mm": 42, "dh_mm": 15, "DA_prime_mm": 75, "hmin_mm": 22,
  "FA_max_N": 25000, "FA_min_N": 25000,
  "FQ_max_N": 20000, "mu_T": 0.12, "qF": 1,
  "mu_G": 0.12, "alpha_A": 1.7,
  "EP_N_mm2": 210000, "pG_N_mm2": 900,
  "fZ_total_um": 12, "meff_actual_mm": 21
}