Ingegneria Meccanica | PROGETTAZIONE CON MATERIALI COMPOSITI

cod. 0622300046

PROGETTAZIONE CON MATERIALI COMPOSITI

	0622300046
	DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE
	CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
	INGEGNERIA MECCANICA
	2021/2022

PERCORSO COMUNE

	ANNO CORSO 2
	ANNO ORDINAMENTO 2018
	PRIMO SEMESTRE

MODULI

	SSD	CFU	ORE	ATTIVITÀ	TIPO DI ATTIVITÁ FORMATIVA
	ICAR/08	6	60	LEZIONE	A SCELTA DELLO STUDENTE

	Obiettivi
	L’INSEGNAMENTO SI PROPONE L’OBIETTIVO DI FORNIRE AGLI ALLIEVI INGEGNERI DEL CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA MECCANICA I FONDAMENTI TEORICI PER L’ANALISI E LA PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI COMPONENTI IN MATERIALE COMPOSITO NEI SETTORI INDUSTRIALE, AUTOMOTIVE, NAUTICO, AERONAUTICO ED AEROSPAZIALE. TALI MATERIALI RIVESTONO UN RUOLO CENTRALE E STRATEGICO NELL’AMBITO DELL’INDUSTRIA 4.0 (QUARTA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE) PER LA LORO PARTICOLARE ATTRATTIVITÀ E COMPETITIVITÀ NEL CAMPO DELLA PRODUZIONE INDUSTRIALE, IN RAGIONE DELLA LORO LEGGEREZZA, DELLE LORO ELEVATE PROPRIETÀ MECCANICHE, DEI RIDOTTI TEMPI DI PRODUZIONE, DELLA LORO NOTEVOLE VERSATILITÀ E FLESSIBILITÀ ALLE DIVERSE ESIGENZE TECNICO-FUNZIONALI. CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE LE NOZIONI IMPARTITE AMPLIANO QUELLE GIÀ ACQUISITE RELATIVAMENTE ALLE STRUTTURE IN MATERIALE OMOGENEO E ISOTROPO, CONSENTENDO L’APPROFONDITA COMPRENSIONE DEL COMPORTAMENTO MECCANICO DEGLI ELEMENTI REALIZZATI CON MATERIALI ORTOTROPI INNOVATIVI, QUALI I COMPOSITI A MATRICE POLIMERICA, CERAMICA E METALLICA, E DELLE COMPETENTI GIUNZIONI STRUTTURALI. CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE GLI ARGOMENTI AFFRONTATI CONSENTONO L’ACQUISIZIONE DI UN APPROCCIO METODOLOGICO PER LA RISOLUZIONE DI PROBLEMI DI PROGETTAZIONE, OTTIMIZZAZIONE E VERIFICA DI COMPONENTI IN MATERIALE COMPOSITO, DI SISTEMI COMPOSITI E DELLE CORRISPONDENTI GIUNZIONI, UNITAMENTE ALLA CAPACITÀ DI UTILIZZARE SOFTWARE FEM PER APPLICAZIONI STRUTTURALI NEI SETTORI INDUSTRIALE, AUTOMOTIVE, NAVALE, AERONAUTICO E AEROSPAZIALE. AUTONOMIA DI GIUDIZIO LE CONOSCENZE ACQUISITE CONCORRONO A SVILUPPARE UN SENSO CRITICO VOLTO ALL’INDIVIDUAZIONE DELLE TEORIE E DEI MODELLI PIÙ IDONEI PER LE ANALISI STRUTTURALI DI STRUTTURE REALIZZATE INTERAMENTE IN COMPOSITO E SISTEMI COMPOSITI. ABILITÀ COMUNICATIVE L’ESPOSIZIONE ORALE DEGLI ARGOMENTI TRATTATI CONTRIBUISCE ALL’AFFINAMENTO DELLE PROPRIETÀ LINGUISTICHE E COMUNICATIVE. CAPACITÀ DI APPRENDERE IL METODO D’APPROCCIO ACQUISITO CONSENTE L’APPRENDIMENTO DI ULTERIORI TEORIE E MODELLAZIONI STRUTTURALI DIFFERENTI DA QUELLE PRESENTATE DURANTE IL CORSO E L’UTILIZZO DI SOFTWARE AGLI ELEMENTI FINITI DIVERSI DA QUELLI PROPOSTI NEL CORSO DELLA PARTE ESERCITATIVA.

L’INSEGNAMENTO SI PROPONE L’OBIETTIVO DI FORNIRE AGLI ALLIEVI INGEGNERI DEL CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA MECCANICA I FONDAMENTI TEORICI PER L’ANALISI E LA PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI COMPONENTI IN MATERIALE COMPOSITO NEI SETTORI INDUSTRIALE, AUTOMOTIVE, NAUTICO, AERONAUTICO ED AEROSPAZIALE.
TALI MATERIALI RIVESTONO UN RUOLO CENTRALE E STRATEGICO NELL’AMBITO DELL’INDUSTRIA 4.0 (QUARTA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE) PER LA LORO PARTICOLARE ATTRATTIVITÀ E COMPETITIVITÀ NEL CAMPO DELLA PRODUZIONE INDUSTRIALE, IN RAGIONE DELLA LORO LEGGEREZZA, DELLE LORO ELEVATE PROPRIETÀ MECCANICHE, DEI RIDOTTI TEMPI DI PRODUZIONE, DELLA LORO NOTEVOLE VERSATILITÀ E FLESSIBILITÀ ALLE DIVERSE ESIGENZE TECNICO-FUNZIONALI.

CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
LE NOZIONI IMPARTITE AMPLIANO QUELLE GIÀ ACQUISITE RELATIVAMENTE ALLE STRUTTURE IN MATERIALE OMOGENEO E ISOTROPO, CONSENTENDO L’APPROFONDITA COMPRENSIONE DEL COMPORTAMENTO MECCANICO DEGLI ELEMENTI REALIZZATI CON MATERIALI ORTOTROPI INNOVATIVI, QUALI I COMPOSITI A MATRICE POLIMERICA, CERAMICA E METALLICA, E DELLE COMPETENTI GIUNZIONI STRUTTURALI.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
GLI ARGOMENTI AFFRONTATI CONSENTONO L’ACQUISIZIONE DI UN APPROCCIO METODOLOGICO PER LA RISOLUZIONE DI PROBLEMI DI PROGETTAZIONE, OTTIMIZZAZIONE E VERIFICA DI COMPONENTI IN MATERIALE COMPOSITO, DI SISTEMI COMPOSITI E DELLE CORRISPONDENTI GIUNZIONI, UNITAMENTE ALLA CAPACITÀ DI UTILIZZARE SOFTWARE FEM PER APPLICAZIONI STRUTTURALI NEI SETTORI INDUSTRIALE, AUTOMOTIVE, NAVALE, AERONAUTICO E AEROSPAZIALE.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO
LE CONOSCENZE ACQUISITE CONCORRONO A SVILUPPARE UN SENSO CRITICO VOLTO ALL’INDIVIDUAZIONE DELLE TEORIE E DEI MODELLI PIÙ IDONEI PER LE ANALISI STRUTTURALI DI STRUTTURE REALIZZATE INTERAMENTE IN COMPOSITO E SISTEMI COMPOSITI.

ABILITÀ COMUNICATIVE
L’ESPOSIZIONE ORALE DEGLI ARGOMENTI TRATTATI CONTRIBUISCE ALL’AFFINAMENTO DELLE PROPRIETÀ LINGUISTICHE E COMUNICATIVE.

CAPACITÀ DI APPRENDERE
IL METODO D’APPROCCIO ACQUISITO CONSENTE L’APPRENDIMENTO DI ULTERIORI TEORIE E MODELLAZIONI STRUTTURALI DIFFERENTI DA QUELLE PRESENTATE DURANTE IL CORSO E L’UTILIZZO DI SOFTWARE AGLI ELEMENTI FINITI DIVERSI DA QUELLI PROPOSTI NEL CORSO DELLA PARTE ESERCITATIVA.

	Prerequisiti
	PER IL PROFICUO RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI È RICHIESTA LA CONOSCENZA DELLA MECCANICA DEL CONTINUO, DELLA TEORIA DELL'ELASTICITÀ, DEI PRINCIPI ENERGETICI, DELLA TEORIA TECNICA DELLA TRAVE, DEL PROBLEMA ELASTOSTATICO ED ELASTODINAMICO.

	Contenuti
	MATERIALI COMPOSITI: DEFINIZIONI, CARATTERISTICHE, CLASSIFICAZIONE (COMPOSITI CON PARTICELLE; COMPOSITI FIBROSI: A FIBRE LUNGHE, A FIBRE CORTE; MATRICI: POLIMERICHE, METALLICHE, CERAMICHE. FIBRE: METALLICHE, VETRO, ARAMMIDE, CARBONIO, NATURALI). (3 ORE) MATERIALI ELASTICI, ELASTICI LINEARI E IPERELASTICI LINEARI: MATRICE DI RIGIDEZZA PER UN MATERIALE IPERELASTICO LINEARE ANISOTROPO. MATERIALE ORTOTROPO, MATERIALE TRASVERSALMENTE ISOTROPO. (5 ORE) PIASTRA DI MINDLIN: DEFINIZIONI, IPOTESI, MODELLO CINEMATICO, TENSIONI E DEFORMAZIONI GENERALIZZATE, EQUAZIONI INDEFINITE DI EQUILIBRIO, LEGAMI COSTITUTIVI, PROBLEMA ELASTOSTATICO. (5 ORE) MICROMECCANICA DELLA LAMINA: DEFINIZIONI, COSTANTI ELASTICHE, RESISTENZE. (3 ORE) MACROMECCANICA DELLA LAMINA: DEFINIZIONI, MATRICE DI RIGIDEZZA E MATRICE DI CEDEVOLEZZA, DETERMINAZIONE DELLE COSTANTI ELASTICHE NELLA GENERICA DIREZIONE, ESEMPI APPLICATIVI. (4 ORE) TEORIA CLASSICA DEI LAMINATI: DEFINIZIONI, IPOTESI, ANALISI DELLE TENSIONI E DEFORMAZIONI GENERALIZZATE DEL LAMINATO, ANALISI DELLE TENSIONI E DEFORMAZIONI LOCALI NELLA GENERICA LAMINA, MATRICE DI RIGIDEZZA E MATRICE DI CEDEVOLEZZA, LAMINATI BILANCIATI, LAMINATI SIMMETRICI, LAMINATI ORTOTROPI, LAMINATI QUASI ISOTROPI, ESEMPI APPLICATIVI. (5 ORE) MECCANISMI DI ROTTURA E CRITERI DI RESISTENZA: DEFINIZIONI, MODALITÀ DI ROTTURA PER SOLLECITAZIONI SEMPLICI (PER TRAZIONE LONGITUDINALE, COMPRESSIONE LONGITUDINALE, TRAZIONE TRASVERSALE, COMPRESSIONE TRASVERSALE, TAGLIO), CRITERI DI RESISTENZA (MASSIMA TENSIONE, MASSIMA DEFORMAZIONE, DI TSAI-HILL E DI TSAI-WU), DETERMINAZIONE DEL CARICO DI FPF, ANALISI POST-FPF, ANALISI DI LAMINATI CROSS-PLY, TENSIONI INTERLAMINARI. (5 ORE) CARATTERIZZAZIONE SPERIMENTALE DEI COMPOSITI: PROVA DI TRAZIONE, PROVA DI COMPRESSIONE, PROVA DI TAGLIO, PROVA DI FLESSIONE, PROVA DI DELAMINAZIONE. (5 ORE) GIUNZIONI DEI SISTEMI COMPOSITI: DEFINIZIONI, GIUNTO INCOLLATO A SEMPLICE E A DOPPIA SOVRAPPOSIZIONE, DISTRIBUZIONE DELLE TENSIONI, LUNGHEZZA DEL GIUNTO E CARICO MASSIMO, EFFETTO DELLO SPESSORE DEL GIUNTO, EFFETTO DELLO SPESSORE DELL’ADESIVO, GIUNTI RIVETTATI E BULLONATI, ESEMPI APPLICATIVI. (10 ORE) MODELLAZIONE FEM E CASI APPLICATIVI: MODELLI FEM PER I COMPOSITI E PER LE GIUNZIONI INCOLLATE DI SISTEMI COMPOSITI, USO DI CODICI DI CALCOLO PER APPLICAZIONI AI SETTORI INDUSTRIALE, AUTOMOTIVE, NAUTICO, AERONAUTICO E AEROSPAZIALE, SEMINARI TENUTI DA ESPERTI DEL SETTORE. (15 ORE)

Contenuti

MATERIALI COMPOSITI: DEFINIZIONI, CARATTERISTICHE, CLASSIFICAZIONE (COMPOSITI CON PARTICELLE; COMPOSITI FIBROSI: A FIBRE LUNGHE, A FIBRE CORTE; MATRICI: POLIMERICHE, METALLICHE, CERAMICHE. FIBRE: METALLICHE, VETRO, ARAMMIDE, CARBONIO, NATURALI). (3 ORE)

MATERIALI ELASTICI, ELASTICI LINEARI E IPERELASTICI LINEARI: MATRICE DI RIGIDEZZA PER UN MATERIALE IPERELASTICO LINEARE ANISOTROPO. MATERIALE ORTOTROPO, MATERIALE TRASVERSALMENTE ISOTROPO. (5 ORE)

PIASTRA DI MINDLIN: DEFINIZIONI, IPOTESI, MODELLO CINEMATICO, TENSIONI E DEFORMAZIONI GENERALIZZATE, EQUAZIONI INDEFINITE DI EQUILIBRIO, LEGAMI COSTITUTIVI, PROBLEMA ELASTOSTATICO. (5 ORE)

MICROMECCANICA DELLA LAMINA: DEFINIZIONI, COSTANTI ELASTICHE, RESISTENZE. (3 ORE)

MACROMECCANICA DELLA LAMINA: DEFINIZIONI, MATRICE DI RIGIDEZZA E MATRICE DI CEDEVOLEZZA, DETERMINAZIONE DELLE COSTANTI ELASTICHE NELLA GENERICA DIREZIONE, ESEMPI APPLICATIVI. (4 ORE)

TEORIA CLASSICA DEI LAMINATI: DEFINIZIONI, IPOTESI, ANALISI DELLE TENSIONI E DEFORMAZIONI GENERALIZZATE DEL LAMINATO, ANALISI DELLE TENSIONI E DEFORMAZIONI LOCALI NELLA GENERICA LAMINA, MATRICE DI RIGIDEZZA E MATRICE DI CEDEVOLEZZA, LAMINATI BILANCIATI, LAMINATI SIMMETRICI, LAMINATI ORTOTROPI, LAMINATI QUASI ISOTROPI, ESEMPI APPLICATIVI. (5 ORE)

MECCANISMI DI ROTTURA E CRITERI DI RESISTENZA: DEFINIZIONI, MODALITÀ DI ROTTURA PER SOLLECITAZIONI SEMPLICI (PER TRAZIONE LONGITUDINALE, COMPRESSIONE LONGITUDINALE, TRAZIONE TRASVERSALE, COMPRESSIONE TRASVERSALE, TAGLIO), CRITERI DI RESISTENZA (MASSIMA TENSIONE, MASSIMA DEFORMAZIONE, DI TSAI-HILL E DI TSAI-WU), DETERMINAZIONE DEL CARICO DI FPF, ANALISI POST-FPF, ANALISI DI LAMINATI CROSS-PLY, TENSIONI INTERLAMINARI. (5 ORE)

CARATTERIZZAZIONE SPERIMENTALE DEI COMPOSITI: PROVA DI TRAZIONE, PROVA DI COMPRESSIONE, PROVA DI TAGLIO, PROVA DI FLESSIONE, PROVA DI DELAMINAZIONE. (5 ORE)

GIUNZIONI DEI SISTEMI COMPOSITI: DEFINIZIONI, GIUNTO INCOLLATO A SEMPLICE E A DOPPIA SOVRAPPOSIZIONE, DISTRIBUZIONE DELLE TENSIONI, LUNGHEZZA DEL GIUNTO E CARICO MASSIMO, EFFETTO DELLO SPESSORE DEL GIUNTO, EFFETTO DELLO SPESSORE DELL’ADESIVO, GIUNTI RIVETTATI E BULLONATI, ESEMPI APPLICATIVI. (10 ORE)

MODELLAZIONE FEM E CASI APPLICATIVI: MODELLI FEM PER I COMPOSITI E PER LE GIUNZIONI INCOLLATE DI SISTEMI COMPOSITI, USO DI CODICI DI CALCOLO PER APPLICAZIONI AI SETTORI INDUSTRIALE, AUTOMOTIVE, NAUTICO, AERONAUTICO E AEROSPAZIALE, SEMINARI TENUTI DA ESPERTI DEL SETTORE. (15 ORE)

	Metodi Didattici
	LEZIONI FRONTALI, ESERCITAZIONI DI SIMULAZIONE NUMERICA MEDIANTE L’USO DI CODICI FEM, ESERCITAZIONI DI LABORATORIO.

	Verifica dell'apprendimento
	LA VALUTAZIONE DEL RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI AVVIENE MEDIANTE UN COLLOQUIO ORALE, CHE VERTE SULLE NOZIONI TEORICHE E APPLICATIVE PRESENTATE AL CORSO ED È INDIRIZZATO A VERIFICARE, TRA L’ALTRO, IL RIGORE METODOLOGICO ED ESPOSITIVO, LA PROPRIETÀ DI LINGUAGGIO E LA CAPACITÀ DI SINTESI.

	Testi
	-DISPENSE DEL CORSO. -G. CALIGIANA, F. CESARI, “I MATERIALI COMPOSITI”, PITAGORA, BOLOGNA, 2002. -I. CRIVELLI VISCONTI, G. CAPRINO, A. LANGELLA, “MATERIALI COMPOSITI: TECNOLOGIE - PROGETTAZIONE – APPLICAZIONI”, HOEPLI, MILANO, 2009. -L. ASCIONE, L. FEO, F. FRATERNALI, “APPUNTI SULLA TEORIA DELLE PIASTRE”, CUES, 2010. -L. ASCIONE, L. FEO, F. FRATERNALI, “APPUNTI SUL METODO DEGLI ELEMENTI FINITI”, CUES, 2010.

Testi

-DISPENSE DEL CORSO.
-G. CALIGIANA, F. CESARI, “I MATERIALI COMPOSITI”, PITAGORA, BOLOGNA, 2002.
-I. CRIVELLI VISCONTI, G. CAPRINO, A. LANGELLA, “MATERIALI COMPOSITI: TECNOLOGIE - PROGETTAZIONE – APPLICAZIONI”, HOEPLI, MILANO, 2009.
-L. ASCIONE, L. FEO, F. FRATERNALI, “APPUNTI SULLA TEORIA DELLE PIASTRE”, CUES, 2010.
-L. ASCIONE, L. FEO, F. FRATERNALI, “APPUNTI SUL METODO DEGLI ELEMENTI FINITI”, CUES, 2010.