PRESENTAZIONE

Il corso introduce lo studente allo studio della meccanica dei solidi attraverso la formulazione delle equazioni di campo del problema elastico lineare. Classi di soluzioni sono presentate in dettaglio con riferimento ai problemi piani e alle teorie strutturali bidimensionali piane e curve. Il corso illustra inoltre le basi del metodo agli elementi finiti per la determinazione di soluzioni numeriche approssimate. Alcuni casi studio utili nelle applicazioni sono formulati e risolti.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Il modulo si propone di fornire agli allievi le conoscenze di meccanica dei solidi e delle strutture necessarie per analizzare problemi piani e strutture bidimensionali (lastre inflesse e gusci in regime di membrana) e per sviluppare capacità critiche di progetto per l'interpretazione del comportamento strutturale. Verranno anche fornite le conoscenze necessarie per risolvere numericamente tali problemi mediante il metodo degli elementi finiti con applicazioni in laboratorio usando il codice ANSYS.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

La frequenza e la partecipazione attiva alle attività formative proposte (lezioni frontali ed esercizi) unitamente allo studio individuale permetteranno allo studente di:

riconoscere i problemi fisici dell'ingegneria strutturale riconducibili all'analisi di sistemi strutturali 3D e 2D;

conoscere i fondamenti meccanici dei modelli strutturali di lastra e guscio;

analizzare le configurazioni di equilibrio di sistemi 3D e 2D sotto l'ipotesi di linearità;

conoscere i fondamenti teorici del metodo degli elementi finiti necessari per un corretto utilizzo di software commerciale.

MODALITA' DIDATTICHE

Il modulo si articola in 54 ore di cui 44 ore di lezione/esercitazione frontale in aula e 10 ore di laboratorio.

Nelle lezione frontali la presentazione dei contenuti teorici si alterna alla trattazione di casi studio, allo scopo di favorire l’apprendimento e la discussione utilizzando il lessico appropriato dell'ingegneria strutturale.

Parte delle ore (25 su 50) sono erogate in comune  al curriculum Territorio per il Modulo di Modellazione statica e dinamica delle strutture - cod. 111852.

Gli studenti che abbiano in corso di validità certificazione di disabilità fisica o di apprendimento in archivio presso l'Università e che desiderino discutere eventuali sistemazioni o altre circostanze relative a lezioni, corsi ed esami, dovranno parlare sia con il docente che con il Prof. Federico Scarpa (federico.scarpa@unige.it), referente per la disabilità della Scuola Politecnica.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il programma del modulo prevede la presentazione e discussione dei seguenti argomenti:

Richiami di teoria lineare dell’elasticità. Equazioni di campo. Condizioni al contorno. Strategie di soluzione del problema elastico. Presentazione di classi di soluzioni elastiche con particolare riferimento alle teorie strutturali.

Problemi piani nelle tensioni e nelle deformazioni. Formulazione in termini di tensioni. Funzione di Airy. Soluzioni polinomiali. Formulazione in coordinate polari. Problema di Lamè. Lastra forata. Stati piani radiali. Semispazio elastico.

Teoria delle strutture bi-dimensionali.  Teoria di Kirchhoff-Love per piastre elastiche piane: problemi membranale e flessionale. Equazioni di campo. Condizioni al contorno. Metodi di Navier e di Levy. Effetto piastra. Effetto deformativo del taglio nella teoria di Mindlin-Reissner. Piastra circolare. Applicabilità dei due modelli. Modello di Von Karman e sua applicazione. Teoria dei gusci in regime di membrana e cenno agli effetti flessionali. Gusci sferici e gusci cilindrici. Esempi di soluzione.

Introduzione al metodo agli elementi finiti per le analisi numeriche. Formulazione energetica e tecniche di soluzione numerica agli elementi finiti. Fasi e procedura di soluzione in ambito lineare. Elemento finito (1D,2D,3D). Funzioni di forma. Matrice di rigidezza. Esempi di analisi elastica con il codice agli elementi finiti ANSYS.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Eventuale materiale didattico di ausilio sarà disponibile sul sito AulaWeb del modulo.

Gli appunti presi durante le lezioni e il materiale sul sito AulaWeb sono sufficienti per la preparazione dell’esame. I seguenti libri sono comunque suggeriti come testi di appoggio e approfondimento:

Nunziante L., Gambarotta L., Tralli A. (2008). Scienza delle costruzioni, McGraw-Hill, Milano.

Timoshenko S., Goodier J.N. (1951). Theory of elasticity, McGraw-Hill, New York.

Corradi dell'Acqua L.(1992). Meccanica delle strutture - Le teorie strutturali e il metodo degli elementi finiti, vol. 2, McGraw-Hill, Milano.

Timoshenko S.P., Woinowsky-Krieger S. (1959). Theory of plates and shells, McGraw-Hill, Singapore.

Timoshenko S.P., Gere J.M. (1961). Theory of elastic stability, McGraw-Hill, New York.

Felippa C.A, Introduction to Finite Element Methods, University of Colorado at Boulder, sito
web prof. Felippa (free download).

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

GIUSEPPE PICCARDO (Presidente)

ROBERTA MASSABO'

FEDERICA TUBINO

ILARIA MONETTO (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/10799/p/studenti-orario

Orari delle lezioni

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

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

La prova finale del modulo consiste nel superamento di un colloquio orale e nella realizzazione di una relazione scritta relativa all'analisi agli elementi finiti di un caso studio concordato a lezione con il docente.

Il colloquio prevede due/tre domande quali l'illustrazione di casi studio, concetti, teorie e formulazioni o anche dimostrazioni teoriche e saranno valutate la correttezza e completezza delle risposte, nonchè la capacità di esposizione e di sintesi, l’utilizzo corretto della terminologia tecnica e la capacità di ragionamento critico.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Non sono previste propedeuticità formali ma, per un proficuo apprendimento, sono richieste e date per scontate conoscenze base di matematica, fisica e scienza delle costruzioni.

I dettagli sulle modalità di preparazione per l’esame e sul grado di approfondimento di ogni argomento verranno dati durante il corso delle lezioni.

L’esame si prefigge di accertare l'apprendimento delle basi teoriche del modulo e la capacità di applicarle a casi generali o specifici di interesse in ambito strutturale allo scopo di determinare soluzioni analitiche e/o numeriche da utilizzare in fase progettuale.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

Gli studenti con esigenze particolari sono pregati di contattare il docente all'inizio delle lezioni.