Triennale

 

Insegnamenti previsti dal Corso di Studio

IN/0105 - FONDAMENTI DI PROGETTAZIONE

Anno Accademico ​2019/2020

Docente
BRUNO ​LEBAN (Tit.)
Periodo
Primo Semestre​
Modalità d'Erogazione
Convenzionale​
Lingua Insegnamento
ITALIANO​



Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[70/78] ​ ​INGEGNERIA MECCANICA [78/00 - Ord. 2017] ​ ​PERCORSO COMUNE660
Obiettivi

Il corso si rivolge agli studenti corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Chimica e dei Processi Biotecologici ed ha come obiettivo principale quello di fornire la conoscenza delle principali problematiche legate al dimensionamento ed alla vita in esercizio dei componenti meccanici.
Obiettivo del corso è altresì l’apprendimento delle modalità di schematizzazione e di analisi quantitativa delle problematiche strutturali insite nel funzionamento dei componenti meccanici: in questo senso il corso di Fondamenti di Progettazione ha carattere professionalizzante in quanto fornisce gli strumenti di base per la trattazione di una vasta classe di problemi.
Verranno affrontate le problematiche legate all'esercizio di componenti meccanici, con particolare riferimento ad assi ed alberi illustrando problemi di resistenza statica, dinamica e di fatica, considerando materiali duttili e fragili senza trascurare le problematiche di usura e di contatto.
Lo studente acquisirà le basi necessarie per affrontare i problemi ingegneristici anche applicando, per quanto è possibile, conoscenze scientifiche acquisite nei corsi precedenti.

- Conoscenza e capacità di comprensione:
Principali problematiche strutturali legate all'attività in esercizio di componenti meccanici
Analisi del componente durante l’esercizio al fine di individuare le condizioni di lavoro più critiche
Fare un’analisi critica della soluzione strutturale
Comprendere le ragioni impiantistico/tecnologico/strutturali che hanno determinato le soluzioni realizzate
Analizzare testi tecnici sugli argomenti del corso
Esprimere il risultato dei calcoli in forma di rapporto tecnico
- autonomia di giudizio: lo studente saprà essere critico nei confronti delle
soluzioni possibili di disegno del componente comprendendo limiti e vantaggi delle varie soluzioni tecnologiche
- abilità comunicative:
Lo studente sarà in grado di illustrare compiutamente tramite schizzi, calcoli, testo le problematiche insite nelle varie soluzioni strutturali.

Prerequisiti

Lo studente dovrà aver aquisito conoscenze e contenuti dei moduli elencati negli obiettivi, con particolare riferimento al corso di "Fondamenti di Costruzioni Meccaniche". La corretta conoscenza delle problematiche legate all'identificazione dello stato di sollecitazione sono assolutamente essenziali.
Dovendo affrontare lo studio delle problematiche insite nel funzionamento in esercizio di componenti di macchine, lo studente dovrà inoltre avere un quadro accurato dell'ambito in cui gli stessi dovranno essere inseriti, per cui le conoscenze relative ai corsi di "Meccanica applicata alle macchine" e di "Tecnologia meccanica" sono prerequisiti alla corretta schematizzazione dei carichi ed ai limiti tecnologici cui i componenti meccanici sono sottoposti. Una buona conoscenza del modo in cui tali concetti vengono descritti, a fianco delle problematiche legate alle tolleranze di lavorazione (fornite dal corso di Disegno Tecnico Industriale) è altresì fortemente auspicabile.

Contenuti

Introduzione alla progettazione meccanica
Richiami sull'analisi dei carichi nella verifica strutturale.

I materiali
Le diverse caratteristiche meccaniche da prendere in considerazione.
Le diverse tipologie di materiale da costruzione meccanica: ghise, acciai, materiali metallici e plastici, i compositi.

Gli stati di tensione e deformazione interna
Trazione, compressione, flessione, taglio e torsione. Stati complessi.
Cerchi di Mohr degli sforzi e delle deformazioni

Concetti di rigidezza, e stabilità
Richiami sul principio dei lavori virtuali, equazioni di Müller-Breslau.
Formula di Eulero per la verifica dell’instabilità elastica delle travi caricate di punta; formula parabolica di Johnson.

I criteri di resistenza
La meccanica della frattura lineare elastica.
I criteri di resistenza in campo statico: massima tensione normale, massima tensione tangenziale, massima energia di distorsione, Mohr-Coulomb e Mohr modificato.
Concetti di coefficiente di sicurezza e di affidabilità. Cenni sulla progettazione probabilistica.

Progettazione a fatica
Introduzione ai metodi dello sforzo, della deformazione a della meccanica della frattura. Descrizione del ciclo di fatica: valor medio e alterno. Diagrammi sforzi , numero di cicli a Rottura (Wholer). Analisi dei diversi parametri che influenzano il limite di fatica: finitura superficiale, dimensioni del componente, temperatura, affidabilità, coefficiente di intaglio. Influenza del valor medio. Interpretazione di Goodman. Diagrammi lineari di Haigh. Flesso-torsione di alberi in materiali duttili (criterio di Gough e Pollard) e fragili. Stati di sforzo complessi (Fatica multiassiale), criterio di Sines. Danneggiamento cumultativo.
Fatica oligociclica e a termine: il metodo della deformazione. Criteri dell'invarianza di Keps, di Neuber e di Glinka. Conteggio dei cicli.

Danneggiamento superficiale
La corrosione. Tensocorrosione. Fatica e corrosione.
L’usura: adesiva e abrasiva, fretting. Problemi di contatto. Fatica superficiale.

Metodi Didattici

Il corso si articola in lezioni frontali ed esercitazioni. Non appena sono disponibili sufficienti nozioni alla trattazione, vengono proposti esercizi mirati a focalizzare le problematiche insite nel dimensionamento e nella verifica dei componenti allo studio. Nei limiti del possibile gli esercizi vengono inquadrati nell'ambito di problemi reali cercando di fornire anche una certa sensibilità all'entità delle grandezze in gioco. Da un punto di vista temporale la ripartizione Lezioni/esercitazioni è di circa il 70 ed il 30% dell'impegno totale del corso.

Verifica dell'apprendimento

L'esame si articola su di un elaborato scritto ed un orale. Nel primo verranno proposti problemi volti a mettere in evidenza le problematiche trattate nel corso cercando di inquadrarli nell'ambito di applicazioni pratiche. Compito del candidato sarà la corretta schematizzazione ed identificazione dei carichi e dei vincoli del sistema ed il dimensionamento/verifica dei componenti in grado di garantire la funzionalità e la sicurezza.
L'orale verte sugli argomenti del corso ed è focalizzato più che sulla conoscenza dettagliata (in termini mnemonici) dei singoli argomenti, sulla verifica dell'acquisizione da parte dei candidati dei concetti e delle problematiche fondamentali insite nella progettazione e nel funzionamento dei componenti meccanici.
Più in dettaglio, il voto finale dell'esame risulta dalla media aritmentica del voto dello scritto e dell'orale (entrambi in trentesimi).

Testi

R.C. Juvinal, K.M.Marshek - "Fondamenti della progettazione dei componenti delle macchine". Ed. ETS.
J.E. Shigley, C.R. Mischke, R.G. Budynas, "Progetto e costruzione di macchine". McGraw-Hill

Altre Informazioni

Esercizi e dispense di alcune parti del programma del corso saranno disponibili nella pagina web istituzionale del docente.

Obiettivi di Apprendimento – Percorso 2019-2020

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