MECCANICA DEI MATERIALI E DELLA FRATTURA
cod. 18276

Anno accademico 2009/10
2° anno di corso - Secondo semestre
Docente
Settore scientifico disciplinare
Scienza delle costruzioni (ICAR/08)
Field
Ambito aggregato per crediti di sede
Tipologia attività formativa
Attività specifiche della sede
45 ore
di attività frontali
5 crediti
sede:
insegnamento
in - - -

Obiettivi formativi

Il Corso si propone di fornire i concetti di base della meccanica della frattura e della fatica al fine di stimare la sicurezza rispetto a tali tipologie di crisi per strutture civili, meccaniche, aeronautiche, ecc.

Prerequisiti

Analisi A-B, Analisi C, Geometria, Meccanica Razionale, Scienza delle Costruzioni A-B.

Contenuti dell'insegnamento

Legame costitutivo di un materiale<br />Legge di Hooke generalizzata per materiali isotropi, ortotropi, trasversalmente isotropi, anisotropi. <br />Comportamento non-lineare di un materiale: la plasticita¿ (funzione di snervamento, incrudimento isotropo e cinematico, legge di flusso associata e non). Criteri di snervamento per i materiali piu¿ comuni. Esempi applicativi.<br /><br />Crisi per frattura: elementi di meccanica della frattura.<br />Illustrazione di alcuni classici risultati della teoria dell'elasticità relativi al problema della concentrazione tensionale. La lastra infinita contenente un foro circolare. Funzioni complesse analitiche. Metodo di Kolosoff (1909)-Muskhelishvili (1933). La lastra infinita contenente un foro ellittico. <br />Modi fondamentali di frattura. Il problema di solidi elastici fessurati.<br />Meccanica della frattura elastica lineare. Il metodo tensionale di Westergaard. Aspetti energetici e energia di frattura(Criterio energetico di Griffith). Relazione tra energia di frattura e valore critico del fattore di intensificazione degli sforzi. Meccanica della frattura post-snervamento, L¿approccio di Dugdale, L'apertura all¿apice del difetto (CTOD), L'integrale J.<br /><br />Metodi per la determinazione del fattore di intensificazione degli sforzi<br />Metodi analitici, Stato elastico piano, Principio di sovrapposizione degli effetti, Stati elastici non piani (antipiani). Determinazione della direzione di propagazione di una fessura in modo di frattura misto (criterio della massima tensione circonferenziale; tensione della minima densita¿ di energia).<br />Il metodo degli elementi finiti nella meccanica della frattura, Campo tenso-deformativo per l'elemento finito quarter-point. Determinazione di K mediante il metodo delle funzioni peso. Determinazione di K mediante gli spostamenti. Estrapolazione di K mediante gli spostamenti sulla superficie della fessura, Estrapolazione di K mediante regressione lineare, Estrapolazione mediante il metodo di Ingraffea e Manu (1980), Confronto e precisione tra i diversi metodi di calcolo. Determinazione di K a partire dal campo tensionale.<br />Integrale J, Determinazione di K mediante l¿integ. J (E.D.I., Equivalent Domain Integral), Determinazione numerica dell¿integrale J. Determinazione di K mediante l¿estensione virtuale della fessura (V.C.E), Considerazioni sui metodi E.D.I. e V.C.E.<br /><br />Crisi per fatica: elementi di meccanica della fatica<br />Meccanismi di propagazione delle fessure. Studio della propagazione delle fessure a causa di carichi variabili ciclicamente nel tempo (fenomeni di fatica): Sollecitazioni cicliche di ampiezza costante : approccio sperimentale (curve di Wöhler) e approccio analitico (legge di Paris-Erdogan). Sollecitazioni cicliche di ampiezza variabile: approccio sperimentale e approccio analitico (cycle counting). Considerazioni conclusive sui modelli di propagazione a fatica.<br /><br />Applicazioni ed esercitazioni<br />Valutazione della sicurezza rispetto alla crisi per frattura e per fatica di semplici elementi strutturali intagliati o fessurati (Damage tolerance design). Uso dei manuali degli Stress Concentration Factors e degli Stress-Intensity Factors.<br />

Programma esteso

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Bibliografia

¿ Carpinteri, "Meccanica dei Materiali e della Frattura", Ed. Pitagora, Bologna.<br />¿ Carpinteri, "Handbook of Fatigue Crack Propagation in Metallic Structures", Ed. Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam (Olanda).<br />¿ Carpinteri: "Scienza delle Costruzioni", Vol. 1 e 2, Ed. Pitagora, Bologna.<br />¿ Broek, D. (1982). Elementary engineering fracture mechanics, Martinus Nijhoff Publishers.<br />¿ Broek, D. ( ). The practical use of fracture mechanics, Martinus Nijhoff Publishers.<br />Appunti delle Lezioni.<br /> ¿ Murakami Y. et al., (Editors), Stress intensity factor handbook, Vol. I, II, Pergamon Press, Oxford, U.K., 1987; Vol. III; The Society of Material Science, Japan, Pergamon Press, Oxford, U.K., 1992.<br />¿ Muskhelishvili N. I., Some basic problems of th

Metodi didattici

L'esame consiste in una prova orale. Durante il Corso verranno svolte delle esercitazioni teoriche e pratiche al calcolatore per permettere agli allievi di impadronirsi delle metodologie di verifica illustrate durante le ore di lezione.

Modalità verifica apprendimento

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Altre informazioni

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