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Progettazione e Costruzione di Sistemi Meccanici |
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Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica |
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Docente: A. Poggialini (Dipartimento di Meccanica) |
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| Programma | |
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Il Corso si configura come un complemento del Corso di Costruzione di Macchine e intende fornire agli allievi ulteriori strumenti per la corretta progettazione delle macchine e dei componenti meccanici. Nel Corso verranno richiamate le principali proprietà dei materiali di interesse ingegneristico insieme al loro fondamento fisico ed ai criteri di selezione sulla base dei quali il progettista deve operare la scelta più opportuna. Verranno quindi trattati i metodi di analisi ed i criteri di progettazione che è necessario adottare quando si utilizzino materiali non convenzionali quali compositi o ceramici. Gli allievi verranno introdotti all’uso degli elementi finiti nella progettazione meccanica sia a livello teorico che con esercitazioni pratiche su calcolatore. Nell’ultima parte del corso verranno introdotte le problematiche relative alla progettazione affidabilistica e simultanea con cenni di «Design of Experiment». Durante lo svolgimento del Corso gli studenti, singolarmente o in gruppi, saranno tenuti a svolgere un progetto completo di una semplice apparecchiatura. I Materiali Ingegneristici e le loro Proprietà. Caratteristiche dei materiali ceramici, metallici, polimerici e compositi. Costi e reperibilità. Il modulo elastico. Resistenza a rottura e a snervamento. Durezza e duttilità. Tenacità a frattura e resistenza a fatica. Scorrimento viscoso, meccanismi di creep e materiali resistenti allo scorrimento. Ossidazione e corrosione. Attrito, abrasione ed usura. Esempi di progettazione vincolata da una o più proprietà del materiale. I Materiali Compositi. Classificazione e caratteristiche. Macromeccanica della lamina: relazioni tensioni-deformazione dei materiali anisotropi; costanti ingegneristiche dei materiali ortotropi; equazione costitutiva della lamina; ipotesi di rottura; caratterizzazione meccanica della lamina. Cenni sulla micromeccanica della lamina. Macromeccanica del laminato: la teoria classica della laminazione; i sendwich. Progettazione. Cedimento strutturale. Cenni sull’analisi dei laminati compositi con il metodo degli elementi finiti. Le Lastre Piane. Flessione semplice in due direzioni ortogonali. Lastre circolari caricate simmetricamente: soluzione generale della equazione differenziale risolvente, varie condizioni di vincolo sui bordi; calcolo della configurazione deformata, calcolo dei momenti flettenti. Lastre di forma qualsiasi: equazione differenziale della linea elastica, condizioni al contorno, integrazione dell’equazione differenziale della linea elastica, lastra rettangolare semplicemente appoggiata al contorno e altre condizioni di vincolo. Calcolo Matriciale delle Strutture. La formulazione variazionale e il metodo di Ritz. La formulazione variazionale e il metodo degli Elementi Finiti. La discretizzazione del continuo. Costruzione della matrice di rigidezza per i vari tipi di elementi isoparametrici (piani, di volume e assialsimmetrici). Carichi nodali equivalenti a carichi distribuiti e a variazioni di temperatura. Assemblaggio della matrice di rigidezza della struttura. Imposizione dei vincoli e soluzione. Calcolo delle tensioni. Fenomeno del locking in generale. H-convergenza e p-convergenza: cenni sugli elementi gerarchici. Cenni sul metodo degli elementi al contorno. Calcolo Strutturale Dinamico. Richiami sulla dinamica strutturale di un sistema ad un grado di libertà. Vibrazioni libere e forzate. Dinamica strutturale di un sistema a due gradi di libertà. Dinamica strutturale di un sistema a n gradi di libertà. Metodi generali per la risoluzione del sistema di equazioni della dinamica strutturale. Progettazione Probabilistica e Affidabilità. Progettazioni fail-safe e safe life. Progettazione simultanea. Design of experiments. Esercitazioni. Utilizzo del codice commerciale agli elementi finiti MSC/Nastran e del pre- e post-processor MSC/Aries. |
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| Modalità di svolgimento dell' esame | |
| L’esame prevede una prova orale e presuppone in particolare la conoscenza degli argomenti trattati nei corsi di Scienza delle Costruzioni e Costruzione di Macchine. | |
| Testi consigliati | |
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