Statica dei sistemi di travi;
Sollecitazioni sulle travi: trazione, compressione, flessione, taglio e torsione.
Tensioni e deformazioni;
Materiali impiegati nell'ingegneria meccanica e elementi di meccanica dei solidi;
Sicurezza strutturale;
Geometria delle aree.
- "Meccanica dei solidi, elementi di scienza delle costruzioni" Ferdinand P. Beer, E. Russell Johnstone, David F. Mazurek, Sanghi Sanjeev, McGraw
- S.Timoshenko: Scienza delle Costruzioni. Viglongo & C., Torino
-"Introduzione alla meccanica strutturale" C. Comi, L. Corradi Dell'aAcqua, McGraw-Hill
-Erasmo Viola: Esercitazioni di scienza delle costruzioni. Pitagora Editrice, Bologna
-"Esercizi di scienza delle costruzioni" R. Camiciotti, A. Cecchi, Edizioni Morelli- Firenze
Obiettivi Formativi
L'obbiettivo generale del modulo è fornire la conoscenza e la comprensione sistematica degli aspetti e dei concetti chiave della progettazione meccanica, della analisi strutturale e del comportamento dei materiali. Ciò al fine di mettere in grado lo studente di sapere "leggere" un progetto di macchinari/strutture/impianti, sotto l'aspetto dell'idoneità e sicurezza strutturale, in un contesto di problern solving interdisciplinare. In particolare, il corso permette allo studente di acquisire le conoscenze su :
• Analisi dei carichi agenti su macchinari/strutture/impianti;
• Analisi delle sollecitazioni, tensioni e deformazioni su macchinari/strutture/impianti derivanti dall'applicazione dei carichi;
• Verifica delle condizioni di sicurezza strutturale dei macchinari/strutture/impianti
Attraverso esempi, esercitazioni e casi studio il corso si pone l'obbiettivo di accrescere la capacità di applicare le conoscenze su elencate, con riferimento esplicito alla capacità di realizzare progetti ingegneristici adeguati al livello di conoscenza e di comprensione, lavorando in collaborazione con ingegneri e non ingegneri. I progetti possono riguardare, in misura limitata, prodotti, dispositivi e macchine. La capacità di analizzare progetti di prodotti o di impianti in relazione alle specifiche e ai vincoli sulla loro fabbricazione, in un’ottica interdisciplinare.
Nel corso vengono acquisite anche le seguenti competenze trasversali:
• Comunicazione tecnica in forma scritta (redazione di rapporti e relazioni individuali);
• Lavoro in gruppo in modalità coordinata;
• Sviluppo di una espressione e discussione tecnica adeguata di proprie argomentazioni;
• Rappresentazione e comunicazione grafica (redazione di schemi, grafici e tabelle);
• Comprensione di norme tecniche;
• Conduzione di ricerche bibliografiche mediante le principali risorse (biblioteche, banche dati scientifiche, ecc.);
• Rispettare impegni e tempi;
• Sicurezza sul lavoro;
• Comunicazione attraverso presentazioni e sistemi Web;
Prerequisiti
Solide basi di fisica I e analisi matematica.
Metodi Didattici
Il corso viene affrontato essenzialmente attraverso lezioni frontali, con lezioni teoriche ed esercitazioni. In particolare le esercitazioni riguardano gli aspetti che più determinano il "sapere fare", sulla base delle conoscenze e comprensione acquisite con la teoria.
Altre Informazioni
Durante il corso viene assegnato, in congiunzione con i docenti degli altri moduli del Laboratorio, un progetto da svolgersi in gruppi di massimo 3 persone, in cui gli studenti devono disegnare e progettare, sotto l'aspetto cinematico e strutturale, un semplice componente meccanico e redigerne una relazione. Il progetto comprende, quindi, tutti gli aspetti trattati nei tre moduli che costituiscono il laboratorio di progettazione industriale e costituisce una utile sintesi degli aspetti legati allo sviluppo di un progetto di un componente industriale.
Nel corso vengono fornite anche le seguenti competenze trasversali:
Comunicazione tecnica in forma scritta (redazione di rapporti e relazioni individuali)
Lavoro in gruppo in modalità coordinata
Sviluppo di una espressione e discussione tecnica adeguata di proprie argomentazioni
Rappresentazione e comunicazione grafica (redazione di schemi, grafici e tabelle)
Comprensione di norme tecniche
Conduzione di ricerche bibliografiche mediante Ie principali risorse (biblioteche, anche dati scientifici, ecc.)
Rispettare impegni e tempi
Comunicazione attraverso presentazioni e sistemi Web
Modalità di verifica apprendimento
L'esame è scritto e orale. Lo scritto è costituito da uno o più esercizi sull'analisi delle sollecitazioni e sul dimensionamento di una semplice struttura meccanica.
A fine corso viene svolto un test scritto (comprendente uno o più esercizi sull'analisi delle sollecitazioni e sul dimensionamento di una semplice struttura meccanica) che vengono valutati come sostitutivi dell'esame scritto.
L'orale è basato sull'analisi del progetto assegnato durante il corso, durante il quale possono scaturire domande inerenti i concetti teorici che stano alla base delle scelte, assunzioni e calcoli svolte dallo studente per affrontare il progetto.
Programma del corso
- Analisi degli aspetti caratterizzanti un progetto di macchine/strutture; aspetto strutturale e ruolo dei materiali.
- Valutazione dei carichi agenti su elementi di macchine.
- Analisi cinematica delle strutture, vincoli, condizioni di labilità, isostaticità e iperstaticità.
- Statica, analisi dell'equilibrio in strutture isostatiche, equazioni cardinali della statica, equazioni ausiliarie, teorema dei lavori virtuali per corpi rigidi.
Strutture reticolari; metodo dei nodi e delle sezioni.
Aspetti generali del comportamento meccanico dei materiali. Risposta lineare elastica: tensioni, cerchio di Mohr, deformazioni, legame tensioni-deformazioni ed equazioni costitutive.
Geometria delle masse.
Teoria delle travi. Sforzo normale, taglio, momento flettente, momento torcente. Diagrammi delle sollecitazioni.
Deformazioni associate allo stato di tensione. Deformazioni dovute a carico normale, di taglio, flettente, linea elastica, e torsionale.
Applicazione delle equazioni di equilibrio e congruenza alla risoluzione di strutture iperstatiche. Principio di sovrapposizione.
Criteri di Tresca e Von Mises per la verifica e dimensionamento delle strutture. Instabilità elastica e verifica a carico di punta.
- Materiali impiegati nelle costruzioni meccaniche e loro proprietà: resistenza statica, deformazione plastica, incrudimento, durezza, resilienza. Il fenomeno della fatica: effetto delle sollecitazioni variabili, curve di Wöhler, effetto di un carico medio, diagramma di Haigh; concentrazione delle tensioni e effetto d'intaglio; parametri che influenzano la resistenza a fatica.