PROGETTAZIONE MECCANICA AVANZATA CON METODI SPERIMENTALI E NUMERICI

Il corso si articola in una sezione da 9 CFU (prof. G. Mirone) ed una da 3 CFU (prof. R. Barbagallo).

L'obiettivo del corso è permettere agli studenti di eseguire la progettazione meccanica avanzata e la valutazione dell'integrità di strutture e componenti, secondo le procedure più moderne.

Verrà effettuata una formazione approfondita sulla modellazione a elementi finiti (FEM), per consentire agli studenti di prevedere la risposta strutturale nei contesti di elastoplasticità, dinamica, integrità strutturale e tolleranza al danno.

Per raggiungere tale obiettivo, verranno fornite nozioni di meccanica dei materiali e caratterizzazione sperimentale con un approccio pragmatico, rispettivamente affrontando i modelli più recenti di comportamento dei materiali (plasticità statica/dinamica, danno/fallimento del materiale) e le procedure di laboratorio più recenti per la calibrazione di tali modelli.

Gli studenti assisteranno a esperimenti di laboratorio per prove statiche e dinamiche (macchine di prova motorizzate e idrauliche, attrezzature Hopkinson bar, acquisizione dei dati e analisi delle immagini); successivamente utilizzeranno i dati sperimentali per calibrare i modelli di materiale selezionati, che poi saranno implementati sia nelle analisi FEM tramite subroutine personalizzate, sia nella fase di post-elaborazione dei risultati FEM tramite semplici calcoli su fogli di calcolo.

Il modulo del corso da 3 C.F.U.sarà dedicato alla tecnica Digital Image Correlation (DIC) per la valutazione degli spostamenti e delle deformazioni a pieno campo ed ai Metodi termici per la valutazione della fatica. Ciò formerà gli studenti nella preparazione dei provini, nell'acquisizione e nell'elaborazione di immagini, con l'obiettivo di determinare le deformazioni locali e le distanze caratteristiche di provini/componenti sottoposti a prove sperimentali, nonché il loro limite di fatica attraverso acquisizioni termografiche. 

Lessons and classroom / laboratory exercitations, postprocessing of data from experimental  tests

Come da regolamento del Corso di Laurea

Obbligatoria

Contenuti della sezione da 9 CFU del corso (C = lezione, L = laboratorio, E = esercitazione).

1. Risposta elastoplastica dei materiali (45 h, prof. G. Mirone)

C1) Introduzione alla plasticità - Regola di normalità e condizione di coerenza – indurimento – plasticità associata e superficie di fluire – plasticità di von Mises – Dipendenza dal percorso della deformazione plastica – Superfici di fluire dipendenti dalla pressione e dal parametro di Lode – Determinazione sperimentale della curva di indurimento – Collassamento – Caratterizzazione sperimentale – Curve di ingegneria, vere e di fluire – Metodi MLR e MVB per campioni a sezione rotonda e rettangolare - Nozioni pratiche per la modellazione agli Elementi Finiti (FEM);

L1) Esperimenti di laboratorio per la caratterizzazione e la validazione delle curve di fluire: (prove di trazione su campioni rotondi/piatti lisci/notati);

E1) - Implementazione agli elementi finiti delle prove di trazione e confronto dei risultati con i dati sperimentali per la validazione FEM.

2. Meccanica dei danni e rottura duttile (25 h, prof. G. Mirone)

C2) Fattore di triazialità e angolo di Lode – Modello introduttivo di Rice-Tracey – Modelli fenomenologici dei danni (Bao-Wierzbicki, Xue-Wierzbicki, ecc.) – Problemi di dipendenza dalla rete per la propagazione dei danni negli elementi finiti;

E2) Progettazione agli elementi finiti di componenti semplici / campioni speciali, inclusi modelli di danno tramite post-elaborazione e/o tramite subroutine utente;

L2) Test di laboratorio di componenti progettati in E2), verifica della precisione predittiva del progetto;

3. Dinamica e effetti ad alta velocità di deformazione (20 h, prof. G. Mirone)

C3) Effetto della velocità di deformazione e modelli di indurimento dinamico – Dissipazione del lavoro plastico e riscaldamento autoindotto in dinamica – Procedure sperimentali per test a alta velocità di deformazione – Propagazione delle onde elastiche nelle barre – Attrezzatura per il Test di Trazione a Barre di Hopkinson (SHTB);

L3) Esperimenti di laboratorio con la Barra di Trazione di Hopkinson (SHTB) – Valutazione delle curve di stress-deformazione dinamiche – Calibrazione di modelli semplici per l’indurimento dinamico;

E3) Implementazione agli elementi finiti dei test dinamici SHTB;

[1] Dispensa del corso ed articoli selezionati

Oral exam is the standard form of evaluation. Exercitations and laboratory activity will be carried out for better understanding the concepts deliverd by the course and for acquiring familiarity with them before the oral exam.

Questions about the topics discussed at lessons and short numerical applications