PRESENTAZIONE

L’insegnamento di Progettazione Strutturale FEM fornisce competenze teoriche e pratiche per l’analisi e la progettazione strutturale tramite il Metodo degli Elementi Finiti (FEM). Unendo lezioni frontali e attività di laboratorio, il corso approfondisce i principi fondamentali del metodo, la modellazione di componenti strutturali e l’interpretazione dei risultati numerici. I temi trattati includono: fondamenti teorici del FEM applicato all’ingegneria strutturale, modellazione di strutture semplici e complesse, scelta e verifica del modello numerico come rappresentazione di un caso fisico, analisi strutturale statica e multifisica, introduzione all’uso di software FEM professionali. Le esercitazioni pratiche permettono di applicare le conoscenze acquisite, sviluppare modelli, eseguire simulazioni e analizzare i risultati con spirito critico. L’insegnamento sviluppa la capacità di astrazione e un approccio consapevole alla progettazione strutturale.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L'insegnamento di progettazione strutturale FEM si propone di addestrare alla soluzione di problemi di progettazione strutturale dinamica attraverso strumenti di calcolo computerizzato. L'insegnamento ha fra i suoi obiettivi quello di stimolare la scelta ragionata di idonei modelli che consentano un uso appropriato di risorse computazionali.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Gli studenti dovranno dimostrare di aver appreso le tecniche di modellazione strutturale FEM e di saperle applicare nella risoluzione di tipici problemi strutturali di progettazione meccanica assistita da calcolatore.

MODALITA' DIDATTICHE

L’insegnamento si compone di lezioni frontali e di una parte di laboratorio teorico-pratico.

Le lezioni e le esercitazioni sono svolte in aula.

Il laboratorio sarà tenuto dai docenti titolari dell’insegnamento, coadiuvati da tutor di laboratorio. All’inizio di ogni attività di laboratorio è prevista una breve introduzione teorica con lo scopo di fornire i principi di base su cui si fondano le metodologie FEM che verranno utilizzate. Nella parte pratica, gli studenti, suddivisi in gruppi di due o tre e con il supporto dei docenti e dei tutor, dovranno applicare le nozioni fornite e le metodiche descritte. Al termine del corso, gli studenti dovranno presentare una relazione su un progetto a scelta. L’organizzazione e le date di svolgimento delle attività di laboratorio verranno comunicate direttamente dai docenti all’inizio delle lezioni.

Gli studenti che abbiano certificazioni in corso di validità per Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA), per disabilità o altri bisogni educativi sono invitati a contattare il referente per la disabilità della Scuola Politecnica, Prof. Federico Scarpa (federico.scarpa@unige.it), all’inizio dell’insegnamento per concordare eventuali modalità didattiche e di esame che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Le lezioni del corso iniziano richiamando le conoscenze di base sul metodo FEM che gli studenti hanno appreso nel modulo di Costruzione di Macchine (LM in Ingegneria Meccanica - Progettazione e Produzione, secondo semestre del primo anno di corso).

Il programma prevede poi una sequenza di spiegazioni teoriche,contestuali alle relative esercitazioni, nel corso delle quali:

• si illustrano i diversi problemi strutturali (casi di esempio con difficoltà crescente) utilizzati per spiegare sia il tipo di modellazione richiesta, sia i tipici comandi nel software di calcolo adottato;

• si guidano gli studenti presenti in aula a risolvere autonomamente i problemi loro sottoposti.

In particolare, le esercitazioni si susseguono in quest’ordine cronologico:

• modellazione di problemi 1-D schematizzabili con elementi asta;
• modellazione di problemi 1-D schematizzabili con elementi trave in flessione e torsione;
• modellazione di problemi 2-D schematizzabili con elementi piani di tensione e/o di deformazione;
• modellazione di problemi 2-D schematizzabili con elementi assialsimmetrici;
• modellazione di problemi 2-D schematizzabili con elementi lastra piana sottile;  
• modellazione di problemi 2-D schematizzabili con elementi shell tridimensionale sottile;
• modellazione di problemi 3-D schematizzabili con elementi esaedrici e tetraedrici di primo e secondo ordine.

Le esercitazioni precedenti sono tutte di tipo statico lineare. Le successive esercitazioni impiegano poi i vari elementi precedentemente illustrati, in analisi di tipo:

• modale;
• risposta in frequenza;
• termico e termostrutturale accoppiato.

L’ultimo argomento in programma riguarda il calcolo di tipo non lineare:

• nonlinearità di contatto;
• nonlinearità di tipo geometrico (grandi spostamenti);
• nonlinearità di tipo fisico (plasticità). 

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Appunti alle lezioni distribuiti dal Docente.

Testi vari sul metodo degli elementi finiti:

• Gugliotta, A.; Somà, A.; Zampieri, N.; Elementi Finiti. QUINE EDRAG, Milano (2022)
• Gugliotta. A. Elementi finiti. Otto Editrice, Torino. 2002
• Belingardi, G.; Il metodo degli elementi finiti nella progettazione meccanica. Levrotto & Bella, Torino (2008)
• Bathe, K.; Finite element procedures in Engineering Analysis. Prentice-Hall, Englewood Cliffs (1996)
• Zienkiewicz, O.C.; The Finite Element Method: Its Basis and Fundamentals, sixth Ed. Elsevier, London
• Gianini, C.; Ingegneria Strutturale e Computazionale, Idelson-Gnocchi, Milano (2021)

Molteplici altre risorse online indicate dai docenti.

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/corsi/9269/studenti-orario

Orari delle lezioni

PROGETTAZIONE STRUTTURALE FEM

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Valutazione di un progetto mediante presentazione del progetto ed esame orale.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Lo sviluppo e la presentazione del progetto intendono valutare la capacità dello studente di utilizzare gli strumenti di analisi strutturale affrontati nel corso per lo studio e la progettazione di un sistema meccanico complesso ed articolato.

L’esame orale intende comprendere le conoscenze dello studente relativamente ai metodi di calcolo strutturale ed alla comprensione critica delle problematiche di analisi strutturale nonché per la valutazione della qualità e validità dei risultati numerici ottenuti.

ALTRE INFORMAZIONI

Rivolgersi al docente per ulteriori informazioni non comprese nella scheda insegnamento.