OBIETTIVI FORMATIVI

L’insegnamento si propone di fornire agli allievi le metodologie e gli strumenti, analitici e numerici, per lo studio dello stato di tensione/deformazione nei solidi e nelle strutture ed i criteri di progettazione strutturale dei principali organi meccanici (per la resistenza statica, in presenza di scorrimento viscoso, contro la frattura fragile, a fatica e a carico di punta)

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Lo scopo è quello di introdurre lo studente alla Costruzione di macchine come filone della Meccanica che affronta problemi strutturali e di resistenza degli organi meccanici, concentrandosi sul progetto del singolo organo di macchina e fornendo solo cenni sulle scelte progettuali di una macchina nella sua interezza.

La frequenza alle lezioni frontali e alle esercitazioni guidate e lo studio individuale consentiranno allo studente di:

• apprendere gli aspetti generali della Costruzione di macchine
• ricondurre organi di macchine e strutture attraverso opportuna semplificazione a modelli di base già noti dalla meccanica dei solidi
• acquisire la modalità di calcolo di tali elementi quando sottoposti a carichi statici e dinamici
• individuare le criticità strutturali degli organi di macchine e delineare accorgimenti costruttivi per evitarle o almeno ridurle
• padroneggiare l’uso delle caratteristiche meccaniche dei materiali maggiormente utilizzati in ambito meccanico e strutturale, facendo ricorso sia all’uso di data base pre-esistenti sia all’interpretazione di risultati sperimentali, sia a metodi semplificati convalidati anche a livello normativo
• raggiungere una chiara visione degli aspetti fisici dei comportamenti strutturali analizzati
• comprendere l’attendibilità dei risultati ottenuti con metodologie di calcolo convenzionali, essenzialmente analitiche semplificate, ma non semplificative 
• acquisire la capacità di estendere i principi imparati ad elementi nuovi, non trattati nel corso

   

MODALITA' DIDATTICHE

Le lezioni frontali, unitamente allo svolgimento di numerosi esercizi, tratti dalla pratica ingegneristica, mettono particolare attenzione nel sottolineare le modalità di semplificazione di un oggetto reale in un modello opportuno, risolvibile per via analitica. Con la consultazione di opportuni diagrammi si evidenziano le criticità delle strutture, sia in campo statico sia dinamico, prendendo ad esempio anche risultati ottenuti da analisi numeriche su componenti non solo di tipo meccanico, ma anche navale, civile e biomedico. In questo modo si stimola la abilità di astrazione dal problema specifico per acquisire la capacità di estrapolazione a problemi mai affrontati. Tutti i diagrammi inerenti le caratteristiche meccaniche dei materiali sono costruiti passo, passo, partendo da dati reali derivanti da prove sperimentali.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Parte I – Richiami Fondamenti della costruzione di macchine

Equazione della linea elastica.

Parte II – Criteri di progettazione strutturale

Progettazione per la resistenza statica: Resistenza statica dei materiali. Tensione ideale. Criteri di resistenza per materiali duttili e fragili. Condizione di sicurezza per la resistenza statica: tensione limite, tensione ammissibile, fattore di sicurezza, margine di sicurezza. Concentrazione delle tensioni: intagli e loro effetto. Fattore teorico e sperimentale di concentrazione delle tensioni. Condizione di sicurezza in presenza di intagli. Effetto ombra.

Progettazione a fatica: Fatica nei materiali metallici. Fatica ad alto numero di cicli. Curve S-N sperimentali e semplificate. Influenza della tensione media. Intagli e loro influenza. Fattore dimensionale. Fattore superficiale. Condizioni di sicurezza per sollecitazioni sia ad ampiezza costante sia ad ampiezza variabile. Danneggiamento cumulato.

Progettazione contro l’instabilità elastica: Carico di punta.

Parte III: - Applicazione metodi progettuali ad elementi meccanici specifici

Assi ed alberi: dimensionamento statico e dinamico

Linguette: tipologie, designazione, verifica dimensionale

Chiavette: tipologie, designazione, verifica dimensionale

Spine: tipologie, designazione, verifica dimensionale

Profili scanalati: tipologie, designazione, verifica dimensionale

Dimensionamento recipienti in parete sottile

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Libri adottati:

De Paulis A., Manfredi E., Costruzione di macchine: Criteri di base e applicazioni principali, Pearson Italia - Milano, 2012

Hibbeler R.C., Meccanica dei solidi e delle strutture: teoria ed applicazioni, Pearson Italia - Milano, 2010

Testi di consultazione:

Vergani L., Meccanica dei materiali, Mc-Graw Hill Companies, 2006

Nerli G., Costruzione di macchine, Noccioli Editore - Firenze, 2005

Shigley J.E., Progetto e costruzione di macchine, 2a ed., McGraw-Hill, 2009

Chirone, E., Tornincasa, S., Disegno tecnico industriale, Ed. Il Capitello - Torino, 2011