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.
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.
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.
Conoscenze delle principali teorie della Scienza delle costruzioni (LM) e della Costruzione delle Macchine
Lezioni ed esercitazioni guidate in aula informatica. In totale 90 ore di lezione all'incirca suddivise 60%-40%.
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.
Ricevimento: In generale nei giorni di lezione presso la sede del corso (Genova o La Spezia), preferibilmente previo appuntamento via e-mail.
CESARE MARIO RIZZO (Presidente)
MARTINA AGUIARI
DARIO BOOTE
TOMASO GAGGERO
ENRICO RIZZUTO
TATIANA PAIS (Presidente Supplente)
Come da calendario ufficiale della Scuola Politecnica
Orale (con discussione delle esercitazioni sviluppate durante il corso). Ulteriori dettagli saranno forniti durante le lezioni.
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.
