ID:
7455
Durata (ore):
72
CFU:
9
Url:
INGEGNERIA MECCANICA/PERCORSO COMUNE Anno: 1
Anno:
2023
Dati Generali
Periodo Di Attività
Secondo Semestre (26/02/2024 - 17/05/2024)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Il corso si propone di:
- Fornire la capacità di progettare esperimenti di elevata complessità e di raccogliere e interpretare i dati, attraverso alcune esercitazioni pratiche di laboratorio, durante le quali viene mostrato agli studenti come applicare procedure di controllo non distruttivo, di failure analysis e di come effettuare delle prove meccaniche su componenti utilizzati appositamente a scopo didattico. Lo studente avrà anche la capacità di scegliere il metodo sperimentale più appropriato a supporto e a validazione di un modello agli elementi finiti (FEM) in un iter di progettazione meccanica.
- Fornire conoscenze sull'utilizzo dei codici di calcolo numerico al fine di dare una robusta preparazione propedeutica all'impiego del metodo agli elementi finiti (FEM) a supporto della progettazione meccanica.
- Fornire capacità di apprendimento necessarie per intraprendere attività con un alto grado di autonomia mediante alcune esercitazioni in aula sull'utilizzo di software specifici per l'applicazione del metodo FE e mediante l'utilizzo di attrezzature sperimentali convenzionali ed innovative presentate durante il corso.
- Fornire la capacità di comunicare gli esiti del proprio lavoro attraverso l’utilizzo di un linguaggio tecnico appropriato nonché in forma sintetica ed esaustiva, attraverso la stesura e la discussione di un elaborato riguardante l’applicazione del metodo FE per l’analisi strutturale di un componente meccanico. Vengono fornite le competenze per interpretare correttamente ed in modo critico i risultati.
- L’attività ha l’obiettivo di permettere allo studente di formare una mentalità flessibile e una robusta metodologia di lavoro.
- Fornire la capacità di progettare esperimenti di elevata complessità e di raccogliere e interpretare i dati, attraverso alcune esercitazioni pratiche di laboratorio, durante le quali viene mostrato agli studenti come applicare procedure di controllo non distruttivo, di failure analysis e di come effettuare delle prove meccaniche su componenti utilizzati appositamente a scopo didattico. Lo studente avrà anche la capacità di scegliere il metodo sperimentale più appropriato a supporto e a validazione di un modello agli elementi finiti (FEM) in un iter di progettazione meccanica.
- Fornire conoscenze sull'utilizzo dei codici di calcolo numerico al fine di dare una robusta preparazione propedeutica all'impiego del metodo agli elementi finiti (FEM) a supporto della progettazione meccanica.
- Fornire capacità di apprendimento necessarie per intraprendere attività con un alto grado di autonomia mediante alcune esercitazioni in aula sull'utilizzo di software specifici per l'applicazione del metodo FE e mediante l'utilizzo di attrezzature sperimentali convenzionali ed innovative presentate durante il corso.
- Fornire la capacità di comunicare gli esiti del proprio lavoro attraverso l’utilizzo di un linguaggio tecnico appropriato nonché in forma sintetica ed esaustiva, attraverso la stesura e la discussione di un elaborato riguardante l’applicazione del metodo FE per l’analisi strutturale di un componente meccanico. Vengono fornite le competenze per interpretare correttamente ed in modo critico i risultati.
- L’attività ha l’obiettivo di permettere allo studente di formare una mentalità flessibile e una robusta metodologia di lavoro.
Prerequisiti
Conoscenze di base della teoria dell'elasticità; abilità nella soluzione analitica di strutture semplici soggette a differenti sollecitazioni.
Metodi Didattici
Il corso si sviluppa attraverso lezioni frontali, esercitazioni in aula al notebook, nonché applicazioni degli argomenti teorici con prove sperimentali in laboratorio.
Verifica Apprendimento
Esame orale sugli argomenti trattati nel corso. La verifica dell’apprendimento relativo alla parte sperimentale trattata durante il corso ha lo scopo di valutare che lo studente utilizzi un corretto approccio metodologico ed una corretta progettazione della campagna sperimentale, sulla base della problematica da affrontare. La parte dell’esame relativa agli argomenti di carattere sperimentale ha un peso pari al 50% sulla valutazione complessiva, che viene espressa in trentesimi. Inoltre, all’esame è prevista una discussione su un'esercitazione FEM - presentata tramite power point e, eventualmente, una relazione tecnica allegata non obbligatoria in formato word, sviluppata durante lo svolgimento delle lezioni e sottoposta a revisioni periodiche concordate con il docente - al fine di verificare le conoscenze acquisite sul metodo e la capacità di analizzare in maniera critica i risultati ottenuti, anche con l’utilizzo di termini tecnici appropriati. L’esercitazione non ha scadenza temporale. La presentazione ha un peso pari al 50% sulla valutazione complessiva.
Per gli studenti non frequentanti, oltre alla parte dell’esame relativa agli argomenti di carattere sperimentale, è prevista una prova scritta che consiste in un esercizio al computer sull’applicazione del metodo FE per l’analisi strutturale di un pezzo meccanico. La suddetta prova scritta ha un peso pari al 50% sulla valutazione complessiva, che anche in questo caso, viene espressa in trentesimi.
Per gli studenti non frequentanti, oltre alla parte dell’esame relativa agli argomenti di carattere sperimentale, è prevista una prova scritta che consiste in un esercizio al computer sull’applicazione del metodo FE per l’analisi strutturale di un pezzo meccanico. La suddetta prova scritta ha un peso pari al 50% sulla valutazione complessiva, che anche in questo caso, viene espressa in trentesimi.
Testi
Dispense delle lezioni
Belingardi G.: Il metodo degli elementi finiti nella progettazione meccanica - Levrotto & Bella.
H. Czichos, Handbook of Technical Diagnostics - Fundamentals and Application to Structures and Systems. Springer, 2013.
Belingardi G.: Il metodo degli elementi finiti nella progettazione meccanica - Levrotto & Bella.
H. Czichos, Handbook of Technical Diagnostics - Fundamentals and Application to Structures and Systems. Springer, 2013.
Contenuti
METODO DEGLI ELEMENTI FINITI: Introduzione al metodo degli elementi finiti. Analisi agli elementi finiti con solutore implicito. Funzioni di forma. Leggi costitutive dei materiali. Analisi statica e quasi-statica.
METODI DI SOLUZIONE DI UN PROBLEMA DIFFERENZIALE: Principio dei lavori virtuali. Metodi di Ritz-Rayleigh e di Galerkin.
FASE DI PRE-PROCESSING: definizione del problema strutturale, funzione di forma degli elementi, metodologie e problematiche legate alla fase di discretizzazione, definizione e applicazione delle condizioni al contorno. Elementi monodimensionali, bidimensionali, solidi tetraedri ed esaedri. Criteri di discretizzazione. Modellazione dei collegamenti saldati e incollati.
FASE DI SOLVING: Soluzione del problema: tipo di analisi e relative opzioni.
FASE DI POST-PROCESSING: visualizzazione e interpretazione critica dei risultati, analisi della deformata, campi di tensione e deformazione. Gestione dei risultati.
MODELLAZIONE DEI MATERIALI COMPOSITI: definizione della legge costitutiva dei materiali ortotropi. Approccio ply-based e zone-based. Applicazione della teoria della laminazione classica.
SOLUZIONI DI PROBLEMI AGLI AUTOVALORI: analisi modale (free-free); buckling lineare.
ESERCITAZIONI SULL’UTILIZZO DI CODICI COMMERCIALI FEM: studio di componenti meccanici soggetti a trazione e flessione. Calcolo del coefficiente di intensificazione delle tensioni per un albero con intaglio soggetto a torsione e per una piastra piana forata, soggetta a trazione.
Analisi strutturale di un telaio in materiale composito. Determinazione delle tensioni interlaminari e delle proprietà meccaniche del laminato. Utilizzo dei tool di progettazione.
Calcolo del carico critico euleriano per strutture porose periodiche soggette a pressione idrostatica.
TECNICHE SPERIMENTALI
LE PRINCIPALI PROVE MECCANICHE A SUPPORTO DELLA PROGETTAZIONE: prove statiche di trazione e compressione; prove statiche di flessione; prove di impatto a bassa velocità.
TECNICHE NON-DISTRUTTIVE AVANZATE PER LA MECCANICA DEL DANNO IN MATERIALI E STRUTTURE LEGGERI SOGGETTI A SOLLECITAZIONI MECCANICHE.
TERMOGRAFIA IR: principi di radiometria. La flash thermography per la valutazione dei meccanismi di collasso e danneggiamento nei materiali compositi.
TOMOGRAFIA E RADIOSCOPIA DIGITALE A RAGGI X: principi base ed impostazione dei parametri di controllo. Applicazioni per la valutazione del danneggiamento meccanico e l’identificazione di cricche in componenti strutturali.
ULTRASONIC PHASED ARRAY (UPA): principi base ed impostazione dei parametri di prova. Applicazioni per la valutazione dei meccanismi di danneggiamento in materiali di nuova generazione.
ESERCITAZIONI IN LABORATORIO:
Utilizzo di macchine servo-idrauliche universali per l’esecuzione di prove meccaniche statiche.
Utilizzo di macchine per prove di drop-test.
Termografia pulsata per l’analisi del danneggiamento di laminati compositi soggetti ad impatto.
Utilizzo di macchine radiogene (tomografia e radioscopia) e della tecnica UPA per l’analisi del danneggiamento meccanico di strutture light-weight.
METODI DI SOLUZIONE DI UN PROBLEMA DIFFERENZIALE: Principio dei lavori virtuali. Metodi di Ritz-Rayleigh e di Galerkin.
FASE DI PRE-PROCESSING: definizione del problema strutturale, funzione di forma degli elementi, metodologie e problematiche legate alla fase di discretizzazione, definizione e applicazione delle condizioni al contorno. Elementi monodimensionali, bidimensionali, solidi tetraedri ed esaedri. Criteri di discretizzazione. Modellazione dei collegamenti saldati e incollati.
FASE DI SOLVING: Soluzione del problema: tipo di analisi e relative opzioni.
FASE DI POST-PROCESSING: visualizzazione e interpretazione critica dei risultati, analisi della deformata, campi di tensione e deformazione. Gestione dei risultati.
MODELLAZIONE DEI MATERIALI COMPOSITI: definizione della legge costitutiva dei materiali ortotropi. Approccio ply-based e zone-based. Applicazione della teoria della laminazione classica.
SOLUZIONI DI PROBLEMI AGLI AUTOVALORI: analisi modale (free-free); buckling lineare.
ESERCITAZIONI SULL’UTILIZZO DI CODICI COMMERCIALI FEM: studio di componenti meccanici soggetti a trazione e flessione. Calcolo del coefficiente di intensificazione delle tensioni per un albero con intaglio soggetto a torsione e per una piastra piana forata, soggetta a trazione.
Analisi strutturale di un telaio in materiale composito. Determinazione delle tensioni interlaminari e delle proprietà meccaniche del laminato. Utilizzo dei tool di progettazione.
Calcolo del carico critico euleriano per strutture porose periodiche soggette a pressione idrostatica.
TECNICHE SPERIMENTALI
LE PRINCIPALI PROVE MECCANICHE A SUPPORTO DELLA PROGETTAZIONE: prove statiche di trazione e compressione; prove statiche di flessione; prove di impatto a bassa velocità.
TECNICHE NON-DISTRUTTIVE AVANZATE PER LA MECCANICA DEL DANNO IN MATERIALI E STRUTTURE LEGGERI SOGGETTI A SOLLECITAZIONI MECCANICHE.
TERMOGRAFIA IR: principi di radiometria. La flash thermography per la valutazione dei meccanismi di collasso e danneggiamento nei materiali compositi.
TOMOGRAFIA E RADIOSCOPIA DIGITALE A RAGGI X: principi base ed impostazione dei parametri di controllo. Applicazioni per la valutazione del danneggiamento meccanico e l’identificazione di cricche in componenti strutturali.
ULTRASONIC PHASED ARRAY (UPA): principi base ed impostazione dei parametri di prova. Applicazioni per la valutazione dei meccanismi di danneggiamento in materiali di nuova generazione.
ESERCITAZIONI IN LABORATORIO:
Utilizzo di macchine servo-idrauliche universali per l’esecuzione di prove meccaniche statiche.
Utilizzo di macchine per prove di drop-test.
Termografia pulsata per l’analisi del danneggiamento di laminati compositi soggetti ad impatto.
Utilizzo di macchine radiogene (tomografia e radioscopia) e della tecnica UPA per l’analisi del danneggiamento meccanico di strutture light-weight.
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Corsi
Corsi
INGEGNERIA MECCANICA
Laurea Magistrale
2 anni
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Persone
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