MECCANICA DEI MATERIALI E INTEGRITA' STRUTTURALE
cod. 1002364

Anno accademico 2022/23
2° anno di corso - Secondo semestre
Docente
- Luca COLLINI
Settore scientifico disciplinare
Progettazione meccanica e costruzione di macchine (ING-IND/14)
Field
Ingegneria meccanica
Tipologia attività formativa
Caratterizzante
48 ore
di attività frontali
6 crediti
sede: PARMA
insegnamento
in ITALIANO

Obiettivi formativi

Conoscenza e capacità di comprensione
La progettazione meccanica avanzata richiede conoscenze e capacità di comprensione dei problemi di deformabilità e resistenza dei materiali che vanno oltre la nozione di elasticità isotropa lineare e di resistenza statica o a fatica basata sulla conoscenza dello stato tensionale elastico, tipiche della progettazione meccanica classica. E questo anche in quanto i software CAE (Computer Aided Engineering) incorporano in un crescente numero di casi la simulazione strutturale agli elementi finiti anche in campo non-lineare elastico, rendendola disponibile a prezzi contenuti, ma richiedendo anche conoscenze e capacità di comprensione superiori al fine di un corretto utilizzo.
Lo studente perciò, alla fine del corso conoscerà le tipologie di comportamento meccanico e di cedimento dei materiali ed i relativi modelli matematici utili ai fini della progettazione/verifica di componenti e sistemi meccanici oltre il semplice comportamento elastico lineare elastico e basato sullo stato tensionale. Inoltre conoscerà i metodi di caratterizzazione sperimentale e di simulazione del comportamento meccanico non-lineare mediante il metodo degli elementi finiti.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente sarà in grado di identificare il modello matematico più appropriato per approssimare il legame sforzo-deformazione del materiale e la resistenza meccanica nella data condizione di servizio. Saprà quindi risolvere analiticamente e/o mediante simulazione agli elementi finiti problemi di deformazione e resistenza di componenti e sistemi meccanici oltre la semplice valutazione lineare elastica.

Prerequisiti

La conoscenza del metodo degli elementi finiti è utile anche se non obbligatoria.

Contenuti dell'insegnamento

I contenuti del corso riguardano i due aspetti fondamentali del comportamento meccanico dei materiali: i) il comportamento sforzo-deformazione (meccanica dei materiali); ii) il meccanismo di cedimento e quindi la resistenza del materiale (integrità strutturale). Ciascuno di questi aspetti sarà illustrato dal punto di vista fenomenologico (sperimentale) e della descrizione matematica (modellazione).
Per quanto riguarda il legame sforzo-deformazione, saranno illustrati i seguenti comportamenti:
- Comportamento elasto-plastico quasi-statico
- Comportamento elasto-plastico ciclico
- Comportamento elastico anisotropo (materiali compositi)
- Comportamento elastico in grandi deformazioni (materiali elastomerici)
- Comportamento viscoso (creep materiali metallici) e viscoelastico (materiali polimerici)
Per quanto riguarda meccanismi di cedimento e la resistenza, saranno illustrati i seguenti casi:
- Meccanismi e criteri di cedimento per materiali compositi
- Resistenza a fatica mediante approccio alle deformazioni
- Frattura fragile; effetto della plasticità in caso di materiale duttile
- Resistenza alla propagazione di difetti per fatica e previsione di vita residua
Per ciascuno degli argomenti saranno effettuate lezioni teoriche ed esercitazioni in aula. Inoltre si eseguirà in laboratorio una semplice applicazione del metodo degli elementi finiti con il software Abaqus (edizione studente)

Programma esteso

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Bibliografia

N.E. DOWLING: "Mechanical behaviour of materials", 4th Ed., Prentice-
Hall, 2012.
Appunti del docente per la parte sui materiali compositi

Metodi didattici

Lezioni ed esercitazioni saranno svolte regolarmente in aula. Le lezioni si svolgono con l'ausilio della proiezione di slides in PowerPoint. Le esercitazioni consistono nello svolgimento di esempi numerici su argomenti trattati durante le lezioni, e nell'applicazione del metodo degli elementi finiti a problemi di comportamento meccanico dei materiali usando Abaqus (edizione studente). Sono previste anche delle visite in laboratorio prove materiali per visionare dei test dal vivo.

Modalità verifica apprendimento

L’esame è costituito da una prova scritta e dalla presentazione e discussione orale di problemi di comportamento meccanico assegnati all'inizio del corso, in forma di lavoro o progetto d'anno anche a gruppi, risolti mediante simulazione ad elementi finiti col software Abaqus (edizione studente). La prova scritta è composta solitamente da tre quesiti, consistenti in domande a risposta aperta o esercizi sugli argomenti del corso. Il voto massimo è 30/30 e lode, dato dalla somma della prova scritta e del progetto. La discussione orale del piccolo progetto assegnato all'inizio del corso permette un aumento del punteggio dello scritto fino 6 punti, in base alla correttezza metodologica, all'originalità dei contenuti, alla padronanza dell'argomento, all'approfndimento bibliografico, alla chiarezza di esposizione.

Altre informazioni

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