MECCANICA COMPUTAZIONALE DELLE STRUTTURE

Anno accademico 2016/2017 - 2° anno
Docente: Loredana CONTRAFATTO
Crediti: 9
SSD: ICAR/08 - SCIENZA DELLE COSTRUZIONI
Organizzazione didattica: 225 ore d'impegno totale, 171 di studio individuale, 54 di lezione frontale
Semestre:

Obiettivi formativi

Obiettivi del corso sono:

1. fornire le conoscenze sui metodi di analisi numerici e sulle approssimazioni che essi comportano

2. fornire le conoscenze per l'analisi di strutture complesse, sia in campo lineare che in campo non lineare;

3. mettere gli studenti in condizioni di poter utilizzare con consapevolezza un codice di calcolo numerico;

La metodologia didattica del corso prevede lezioni frontali, esercizi scritti ed esercitazioni al computer.


Prerequisiti richiesti

Scienza delle Costruzioni


Frequenza lezioni

La frequenza è consigliata.


Contenuti del corso

1. METODI DELL'ANALISI STRUTTURALE

  1. Il metodo degli spostamenti
  2. I metodi variazionali: stazionarietà dell’energia potenziale totale
  3. Il principio dei lavori virtuali

  1. MATRICE DI RIGIDEZZA
    1. Positività della matrice di rigidezza
    2. Metodo diretto di costruzioni della matrice di rigidezza: significato dei termini
    3. Semiampiezza di banda

  1. STRUTTURE A NUMERO FINITO DI g.d.l. - TRAVATURE RETICOLARI
    1. Matrice di rigidezza - Assemblaggio
    2. Forze nodali equivalenti a deformazioni impresse e cedimenti
    3. post-processamento e analisi dei risultati
    4. matrice di massa

  1. Metodi di soluzione variazionali per i sistemi continui
    1. Metodi di approssimazione: Differenze finite, residui pesati
    2. Metodo di Ritz
      1. Metodo di Ritz - Galerkin
      2. Metodo di Petrov - Galerkin
    3. Metodo degli Elementi Finiti
    4. Convergenza e stabilità della soluzione. Problemi numerici

  1. Analisi di strutture continue (2D)
    1. Il metodo degli Elementi Finiti per sistemi continui
      1. Elementi Lagrangiani
      2. Elementi Isoparametrici e integrazione numerica
      3. Carichi nodali equivalenti
      4. Post-processamento e valutazione delle tensioni
      5. Stima dell'errore e Convergenza del metodo
      6. Problemi di locking
    2. Problemi stazionari
    3. Problemi dipendenti dal tempo - Semidiscretizzazione

  1. STRUTTURE INTELAIATE
    1. Funzioni di forma di Hermite
    2. Metodo generale per i calcolo delle funzioni di forma
    3. Matrice di rigidezza e di massa
    4. Forze nodali equivalenti
    5. Post-processamento dei risultati e errori

  1. Analisi non lineare col M.E.F.
    1. Elementi di analisi incrementale
      1. Metodo di Newton - Equazioni residuali
      2. Metodi impliciti ed esplicit
    2. Non linearità materiali
      1. Materiale elastoplastico
      2. Sistemi elasto-plastici reticolari
      3. Travi elasto-plastiche con cerniere concentrate e a plasticità diffusa
      4. Cenni alla plasticità per sistemi continui
    3. Non linearità geometrica
      1. Matrice di rigidezza geometrica
      2. Analisi di stabilità linearizzata
      3. Analisi incrementale ed effetti P-Delta

  1. LE PIASTRE PIANE
    1. Le equazioni delle piastre elastiche
      1. Ipotesi di Kirchhoff – Love
      2. Sollecitazioni e deformazioni generalizzate
      3. Equazioni di equilibrio delle piastre e condizioni al contorno
      4. Piastre rettangolari con varie condizioni al bordo
      5. Soluzioni variazionali
      6. Equazioni di von Karman
      7. Stabilità delle piastre
    2. Elementi finiti guscio
      1. Gradi di libertà
      2. Interpolazione della normale
      3. Problemi di locking– Elementi misti

  1. Gusci (cenni)
    1. Soluzione membranale
      1. Gusci sferici (cupole)
      2. Coperture cilindriche
    2. Soluzione flessionale
      1. Cilindri soggetti a carico assial-simmetrico (serbatoi)

Testi di riferimento

1. J.N. Reddy – An Introduction to the Finite Element Method

2. L. Corradi Dell’Acqua – Meccanica delle Strutture - Vol. 2 e Vol. 3

3. Zinkiewicz – Taylor – The Finite Element Method , Vol. 1

4. Timoshenko, S.P., Theory of Plates and Shells.

5. Heyman J., Equilibrium of shell structures, cap.I



Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Tutti 

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

Per superare l'esame è necessario svolgere un progetto basato sulla modellazione numerica di una struttura, e sull'analisi critica dei risultati, e aver svolto le esercitazioni numeriche assegnate durante il corso.

La prenotazione per in appello d’esame è obbligatoria e deve essere fatta esclusivamente via internet attraverso il portale studenti http://portalestudente.unict.it/portalestudente entro il periodo previsto.


Esempi di domande e/o esercizi frequenti

Esercizi ed esempi di progetti svolti negli anni precedenti sono riportati su STUDIUM