Magistrale

 

Insegnamenti previsti dal Corso di Studio

IN/0065 - MECCANICA DEI MATERIALI COMPOSITI

Anno Accademico ​2019/2020

Docente
FRANCESCO ​AYMERICH (Tit.)
Periodo
Secondo Semestre ​
Modalità d'Erogazione
Convenzionale ​
Lingua Insegnamento
ITALIANO ​


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Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[70/85] ​ ​INGEGNERIA MECCANICA [85/00 - Ord. 2019] ​ ​PERCORSO COMUNE660
Obiettivi

In accordo agli obiettivi formativi del Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica, gli obiettivi formativi dell'insegnamento sono quelli di fornire allo studente le conoscenze fondamentali per la caratterizzazione delle proprietà meccaniche dei materiali compositi e per la progettazione e verifica strutturale di componenti in materiale composito.

Gli obiettivi del corso sono i seguenti:

i.Conoscenza e capacità di comprensione.
Lo studente avrà acquisito conoscenze sui fondamenti teorici del comportamento meccanico dei materiali compositi avanzati e sulle metodologie sperimentali per la loro caratterizzazione meccanica. In particolare, gli obiettivi principali del corso riguardano:
- Acquisizione di conoscenze sulle principali tecniche di realizzazione di componenti e strutture in materiale composito.
- Acquisizione di conoscenze sui fondamenti teorici del comportamento meccanico dei materiali compositi per uso strutturale e sulla loro caratterizzazione sperimentale sotto sollecitazioni semplici.
- Acquisizione di conoscenze fondamentali sui procedimenti basati sulla teoria classica dei laminati per il calcolo di sforzi e deformazioni in laminati compositi soggetti a sollecitazioni sul piano (azioni normali e di taglio) e fuori dal piano (momenti flessionali e torsionali).
- Acquisizione di conoscenze fondamentali sui criteri di rottura per materiali fibro-rinforzati e sui procedimenti per la previsione del comportamento meccanico del laminati compositi in campo non lineare (First Ply Failure e danneggiamento progressivo).
- Acquisizione di conoscenze fondamentali sulle procedure per il calcolo di spostamenti e rotazioni in laminati compositi soggetti a carico.

ii.Capacità di applicare conoscenza e comprensione.
Lo studente avrà acquisito conoscenze che gli consentiranno di individuare le opportune metodologie di prova per la caratterizzazione delle principali proprietà meccaniche di un materiale composito.
Lo studente sarà in grado di di identificare ed analizzare criticamente i legami tra proprietà meccaniche di base associate al materiale costituente, tecnologie di produzione e comportamento strutturale di un componente o sistema realizzato con materiali compositi. Avrà inoltre acquisito la capacità di analizzare lo stato deformativo e tensionale di laminati compositi soggetti a carico e di applicare gli opportuni criteri di rottura per la previsione del comportamento meccanico del materiale in campo lineare e non lineare (danneggiamento progressivo).

iii.Autonomia di giudizio (making judgements)
Lo studente avrà acquisito la capacità di individuare e proporre appropriate procedure per la caratterizzazione meccanica di materiali compositi avanzati e saprà, sulla base della conoscenza delle principali proprietà meccaniche e di resistenza, operare una corretta scelta dei materiali e proporre adeguate metodologie di progettazione per una assegnata applicazione strutturale.

iv.Abilità comunicative.
Lo studente avrà sviluppato la capacità di comunicare ad interlocutori specialisti e non specialisti requisiti e prestazioni associati a specifiche proprietà meccaniche di materiali compositi; saprà inoltre illustrare le metodologie necessarie per una loro caratterizzazione e le procedure di progettazione richieste per un loro impiego in componenti strutturali.

v.Capacità di apprendimento.
Lo studente sarà in grado di affrontare con un elevato grado di autonomia problematiche originali ed innovative legate alla caratterizzazione, scelta ed utilizzo di materiali compositi per la progettazione e realizzazione di componenti strutturali.

Prerequisiti

Conoscenza degli elementi di base riguardanti: calcolo vettoriale, integrale e differenziale; definizione degli stati di sforzo e di deformazione in un materiale; metodi per il calcolo di azioni interne, sforzi e spostamenti in strutture o componenti monodimensionali.

Contenuti

Materiali compositi e tecnologie di produzione.
(5h lezioni; 4h esercitazioni di laboratorio)

Materiali ortotropi. Determinazione sperimentale delle proprietà elastiche della lamina
(6h lezioni; 7h esercitazioni di laboratorio)

Teoria classica dei laminati.
(7h lezioni; 4h esercitazioni)

Determinazione sperimentale delle proprietà elastiche estensionali e flessionali dei laminati.
(6h lezioni; 7h esercitazioni di laboratorio)

Criteri di resistenza
(2h lezioni; 1h esercitazioni)

Criteri di danneggiamento progressivo
(2h lezioni; 1h esercitazioni)

Dimensionamento, realizzazione e caratterizzazione di un manufatto semplice in materiale composito
(4h lezioni; 4h esercitazioni di laboratorio)

Metodi Didattici

Il corso è costituito da una serie di lezioni tradizionali immediatamente seguite da esercitazioni sperimentali per l'applicazione e le verifica diretta in laboratorio da parte degli studenti delle nozioni illustrate a lezione sulla meccanica dei materiali compositi, con particolare riferimento alla caratterizzazione dei materiali ed al dimensionamento, realizzazione, e verifica di componenti compositi. E’ prevista una esercitazione finale di laboratorio che include la scelta del layup, la realizzazione e la caratterizzazione di un semplice componente strutturale in composito.
Sui diversi argomenti affrontati a lezione od in laboratorio vengono assegnate esercitazioni per le quali viene richiesta la redazione di relazioni scritte da parte dello studente.

Verifica dell'apprendimento

L’esame consiste in una prova orale che comprende la discussione delle relazioni sulle esercitazioni di laboratorio effettuate dagli studenti.
Per essere ammessi a sostenere la prova orale è richiesta la presenza ad almeno l’80% delle ore di laboratorio e la consegna delle relazioni, approvate dal docente, sulle esercitazioni svolte durante il corso.
Il voto finale viene ottenuto come media pesata del voto attribuito alla prova orale (70%) ed alle relazioni (30%).


I seguenti argomenti sono ritenuti essenziali per una valutazione positiva della prova orale:
- metodi sperimentali di caratterizzazione delle proprietà elastiche di una lamina ortotropa;
- teoria classica dei laminati;
- criteri di resistenza per lamine ortotrope;
- procedure per il calcolo di sforzi, deformazioni e spostamenti di un laminato.


La valutazione delle esercitazioni terrà conto dei seguenti aspetti: grado di partecipazione alle attività di laboratorio, adeguatezza delle ipotesi e delle assunzioni di base; correttezza della procedura di risoluzione; accuratezza nello svolgimento dei calcoli; chiarezza nella descrizione del problema e della procedura di risoluzione e nella illustrazione e discussione dei risultati; adeguatezza del linguaggio utilizzato.

La valutazione della prova orale terrà conto dei seguenti aspetti: capacità di descrizione ed analisi del problema; correttezza e completezza delle risposte; chiarezza nell'esposizione.

Testi

Testo di riferimento
RF Gibson, Principles of Composite Material Mechanics, CRC Press, 2007

Testi per approfondimenti
J Wanberg, Composite Materials: Fabrication Handbook 1, Wolfgang Publications, 2009
J Wanberg, Composite Materials: Fabrication Handbook 2, Wolfgang Publications, 2010

Altre Informazioni

Informazioni aggiornate sul corso e materiale a supporto della didattica sono disponibili alla pagina web:
http://people.unica.it/francescoaymerich/materiale-didattico/meccanica-dei-materiali-compositi/materiale-didattico/

 

Obiettivi di Apprendimento – Percorso 2020-2021

 

 

 

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