PRESENTAZIONE

Il corso illustra l’applicazione del metodo degli elementi finiti nell’analisi strutturale e nella progettazione delle costruzioni navali e marine. Esso include sia la descrizione delle basi teoriche dei metodi di verifica strutturale sia indicazioni applicative in accordo alle moderne pratiche progettuali per analisi statiche e dinamiche dello scafo, dei suoi elementi strutturali e dei componenti di allestimento.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Scopo dell'insegnamento è quello di illustrare e far applicare agli studenti criteri e metodi avanzati per le verifiche di stato limite di strutture di navi e piattaforme offshore, in accordo con i principi fondamentali della costruzione navale ed i più moderni regolamenti delle società di classifica in una prospettiva di progettazione per obiettivi. Sono proposti casi tipici di studio per strutture navali e marine risolti sia con metodi di calcolo analitico sia con il metodo degli elementi finiti, esemplificando le azioni che sollecitano le strutture e le verifiche globali e locali generalmente adottate nella usuale pratica progettuale.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Gli studenti saranno in grado di applicare il metodo degli elementi finiti per l’analisi e per la progettazione delle costruzioni navali e marine. Infatti, gli studenti applicheranno ai casi di studio proposti il concetto di progettazione agli stati limite e sapranno eseguire diverse verifiche strutturali, includendo non solo le tipiche verifiche di robustezza ma anche le verifiche relative all’esercizio delle navi mercantili e militari e delle strutture marine più in generale.

Gli studenti saranno in grado di implementare il moderno processo progettuale e di gestione tecnica in esercizio tipico dell’industria cantieristica per garantire la robustezza di una costruzione navale, riuscendo a identificare le condizioni al contorno ed i criteri appropriati di verifica del problema generale del dimensionamento delle strutture sulla base di stati limite opportunamente selezionati in funzione dei requisiti normativi, funzionali ed economici, per poterlo poi risolvere con conoscenze e metodi illustrati a lezione, selezionando le variabili di interesse, i metodi più efficaci da applicare, gli stati limite e le esigenze operative della costruzione. Attraverso un approccio top-down oggi permesso dai metodi di calcolo numerico, gli studenti comprenderanno le interazioni tra i diversi componenti dello scafo riuscendo a simulare però il comportamento della costruzione nel suo complesso.

Saranno in generale acquisite le competenze necessarie ad utilizzare un generico software agli elementi finiti commerciale per applicazioni nell’ambito strutturale. Gli studenti acquisiranno anche la capacità di esporre i risultati delle proprie analisi sostenendo ed argomentando le scelte progettuali.

Saranno inoltre acquisite le seguenti competenze trasversali (soft-skills): competenza alfabetico-funzionale e competenza personale a livello base nelle applicazioni proposte come casi di studio che simulano problemi progettuali reali da esporre all'esame sotto forma di relazioni tecnico professionali.

PREREQUISITI

Conoscenze delle principali teorie della Scienza delle costruzioni (LM) e della Costruzione delle Macchine

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni ed esercitazioni guidate in aula informatica. In totale 90 ore di lezione all'incirca suddivise 60%-40%.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Viene fornita una conoscenza ad ampio spettro a partire dalle basi teoriche con esempi applicativi di crescente complessità per perseguire gli obiettivi formativi.

Introduzione: richiami dei modelli strutturali della Scienza delle Costruzioni (trave, lastra), richiami del metodo degli elementi finiti. Verifiche di stato limite ed applicazione dei modelli strutturali alle costruzioni navali.

Moderni approcci regolamentari: IMO Goal Based Standards, criteri regolamentari di verifica, principi generali e idealizzazione dei componenti strutturali, criteri di selezione dei modelli in funzione degli scopi della verifica, definizione delle azioni e loro applicazione nei modelli di calcolo; relative implicazioni ed approssimazioni.

Tipologie di modellazione strutturale: modelli analitici e modelli numerici, modelli piani e tridimensionali (telai, grigliati, lastre, lastre ortotrope, pannelli rinforzati, modelli complessi). Strategie di modellazione agli elementi finiti. Modelli locali e modelli globali, robustezza primaria, secondaria e terziaria; interazioni tra modelli strutturali.

Tipologie di analisi: statica lineare, a collasso (non lineare), di instabilità e modale (agli autovalori), dinamica nel dominio del tempo (cenni). Post-processazione dei risultati, loro analisi critica e presentazione.

• Esercitazioni previste:

1. Introduzione all’uso di un software FEM (es. problema di Kirsch, semplici telai e/o grigliati)
2. Verifiche su un pannello rinforzato tipico (es. ponte vincolato su paratie e murate)
3. Verifiche di una sezione trasversale di una nave (es. anello rinforzato a struttura longitudinale)
4. Analisi di collasso di un pannello rinforzato
5. Verifica di un modello a tre stive in accordo ai requisiti regolamentari (es. secondo IACS H-CSR, Ch. 7), modello completo
6. Verifiche locali delle concentrazioni di tensione e verifiche a fatica di dettagli strutturali tipici (incluso dimensionamento saldature)
7. Esempio applicativo di analisi dinamica
8. Analisi elementi di allestimento scafo (modelli solidi e recipienti in pressione)

TESTI/BIBLIOGRAFIA

1. Regolamenti per la costruzione e la classificazione delle navi delle principali Società di Classificazione (www.iacs.org.uk) con particolare riferimento ai regolamenti Harmonized Common Structural Rules (IACS)
2. Hughes OF, Paik JK (2010): Ship structural analysis and design, SNAME (ISBN No. 978-0-939773-78-3)
3. Lamb T. Editor (2004): Ship Design and Construction, SNAME (ISBN 0-939773-41-4)
4. Lewis EV Editor (1988): Principles of Naval Architecture, SNAME (ISBN-13: 978-0939773008)
5. Mansour A, Liu D (2008): Strength of Ships and Ocean Structures, SNAME (ISBN No. 0-939773-66-X)
6. Okumoto Y, Takeda Y,· Mano M, Okada T (2009): Design of Ship Hull Structures, Springer (ISBN: 978-3-540-88444-6)

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

CESARE MARIO RIZZO (Presidente)

MARTINA AGUIARI

DARIO BOOTE

TOMASO GAGGERO

ENRICO RIZZUTO

TATIANA PAIS (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Come da calendario ufficiale della Scuola Politecnica

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Orale (con discussione delle esercitazioni sviluppate durante il corso). Ulteriori dettagli saranno forniti durante le lezioni.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Le esercitazioni saranno discusse ed esaminate durante l’esame orale considerando la correttezza della modellazione, dei dati di ingresso e l’analisi dei risultati. È richiesta la redazione di una breve relazione tecnica di cui sarà considerata anche completezza e chiarezza espositiva. L’esame orale inizierà con la discussione delle esercitazioni e continuerà per accertare la comprensione dei contenuti teorici del corso.

Calendario appelli