OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Presentare criteri per la progettazione di componenti meccanici ed organi di macchina sottoposti a sollecitazioni statiche e di fatica. Descrivere modelli analitici per l’analisi strutturale. Introdurre i fondamenti della tecnica numerica degli elementi finiti.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO)

Il corso si pone gli obiettivi di :

1) presentare ed applicare i criteri seguiti per la progettazione meccanica di componenti ed organi di macchina sottoposti a sollecitazioni statiche, dinamiche e di fatica;

2) descrivere i classici modelli analitici per l'analisi strutturale, utilizzandoli per semplici calcoli di progetto;

3) introdurre i fondamenti della tecnica numerica degli elementi finiti per le strutture 2D e 3D ad elementi discreti.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni ed esercitazioni contestuali svolte tutte dal docente titolare del corso

PROGRAMMA/CONTENUTO

Parte 1 - Fondamenti della progettazione strutturale meccanica con carichi statici. Richiami su :
a) Meccanica dei Solidi e Meccanica delle Strutture.

b) Strutture elementari unidimensionali (travi ed aste).

c) Problemi speciali della meccanica dei solidi : problemi piani di tensione/deformazione e problemi assialsimmetrici.

d) Dischi e tamburi rotanti.

e) Cause di sollecitazione. Forze concentrate e distribuite (di superficie e di volume). Deformazioni iniziali (termiche e di interferenza). Cause di collasso. Cedimento per rottura statica, a fatica, di schianto. Cedimento per instabilità elastica e per scorrimento viscoso ad alta temperatura. Coefficienti di sicurezza contro i cedimenti strutturali.

- Nonlinearità fisiche : plasticità.  Esempi di calcolo elastoplastico : cerniera plastica.

- Nonlinearità geometriche : grandi spostamenti. Nonlinearità di contatto : vincoli unilateri.

Parte 2 - Fondamenti del metodo degli elementi finiti. Metodi matriciali per l’analisi di strutture ad elementi discreti. Matrice di rigidezza. Vettori di forze e spostamenti nodali. Assemblaggio, introduzione dei vincoli e soluzione delle equazioni. Post-processamento dei risultati. Funzioni di forma e matrice di rigidezza per un generico elemento. Convergenza della soluzione. Matrici di tensione e di deformazione. Criteri di discretizzazione in elementi finiti di un continuo 2D / 3D. Elemento triangolare a tre nodi piano. Elemento triangolare a tre nodi assialsimmetrico.

Parte 3 - Approccio lineare alla progettazione strutturale meccanica in campo dinamico. L’oscillatore semplice (richiami). Esempi di sistemi dinamici a 1 o 2 gradi di libertà. Cenni su sistemi dinamici a parametri distribuiti. Vibrazioni assiali, flessionali e trosionali..Bipendolo di torsione. Tripendolo di torsione.

Parte 4 - Dinamica dei rotori : il rotore di Jeffcott . Velocità critiche. Cause di smorzamento in un rotore di turbina. Esempi di modellazione e calcolo dinamico di sistemi rotanti. Riduzione delle inerzie nella coppia biella manovella. Riduzione delle inerzie e delle elasticità di un sistema rotante su due assi riconducibile ad un bipendolo/tripendolo di torsione.

Parte 5 - Cenni sulla progettazione strutturale delle turbine a vapore e a gas. Calcolo statico (con il codice ANSYS) del rotore di una turbina.. Analisi modale di una pala di bassa pressione per turbina a vapore. Cenni sui materiali per turbine a gas soggette a creep. Seminari di Ansaldo Energia su progettazione meccanica delle turbine a vapore.

Parte 6 - Teoria delle lastre inflesse di piccolo spessore. Lastra circolare uniformemente inflessa. Lastre assialsimmetriche

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Appunti alle lezioni distribuiti dal Docente e testi vari di Costruzione di Macchine (ad esempio : J.E. Shigley, C.R. Mischke, R.G. Budynas : “Progetto e costruzione di macchine” , McGraw Hill )

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

PIETRO FANGHELLA (Presidente)

ALESSANDRO REBORA (Presidente)

LUCA BRUZZONE

ALERAMO LUCIFREDI

ROBERTO RAZZOLI

PAOLO SILVESTRI

LEZIONI

Orari delle lezioni

COSTRUZIONE DI MACCHINE

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Esame orale su aspetti teorici ed applicativi presentati a lezione, con semplici esercizi numerici da svolgere su fogli cartacei (nella prima parte dell'esame, con impiego di calcolatrice e con consultazione di testi) e poi alla lavagna (nella seconda parte dell'esame, senza impiego di calcolatrice e senza consultazione di testi).

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

Propedeuticità :

Superamento del modulo 80137 Meccanica