Guida degli insegnamenti

Syllabus

Partially translatedTradotto parzialmente
[3I401] - PROGETTAZIONE AGLI ELEMENTI FINITIFINITE ELEMENTS IN MECHANICAL DESIGN
ATTILIO LATTANZI
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea Magistrale - [IM09] INGEGNERIA MECCANICA (Curriculum: MECCANICO COSTRUTTIVO) Master Degree (2 years) - [IM09] MECHANICAL ENGINEERING (Curriculum: MECCANICO COSTRUTTIVO)
Dipartimento: [040004] Dipartimento Ingegneria Industriale e Scienze MatematicheDepartment: [040004] Dipartimento Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Secondo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2020-2021
Anno regolamentoAnno regolamento: 2019-2020
Crediti: 6
Ore di lezioneTeaching hours: 48
TipologiaType: D - A scelta dello studente
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-IND/14 - PROGETTAZIONE MECCANICA E COSTRUZIONE DI MACCHINE

LINGUA INSEGNAMENTO LANGUAGE

Italiano

Italian


PREREQUISITI PREREQUISITES

Per la comprensione degli argomenti trattati è necessario che lo studente abbia acquisito i principali concetti della meccanica dei materiali, della scienza delle costruzioni e della progettazione meccanica

For the comprehension of the subject covered in the course, the student needs to have the knowledge acquired in “machine design”, “reliability
and safety of mechanical systems” and the courses on mechanics of solids and materials that are preparatory.


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEL CORSO DEVELOPMENT OF THE COURSE

Il corso, della durata di 48 ore, è suddiviso in:
Lezioni teoriche, 32 ore
Esercizi, 16 ore

The course, which lasts 48 hours, is divided into:
Theoretical lessons, 32 hours
Exercises, 16 hours


RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI LEARNING OUTCOMES
Conoscenze e comprensione.

L’insegnamento permette agli studenti di acquisire conoscenze di base
ed avanzate sul metodo degli elementi finiti, il suo utilizzo nella
progettazione meccanica e, in generale, in problemi di interesse
ingegneristico. Tali conoscenze, integrando le nozioni acquisite negli
insegnamenti di costruzione di macchine, progettazione meccanica,
affidabilità e sicurezza delle costruzioni meccaniche e dei corsi che ne
sono propedeutici, costituiranno degli approfondimenti che andranno ad
arricchire la capacità dello studente nella comprensione e identificazione
di problemi e nella formulazione di soluzioni. Inoltre, le conoscenze
acquisite permetteranno allo studente di scegliere e applicare appropriati
metodi di modellazione basati sull’analisi numerica al fine di simulare al
meglio il comportamento dei componenti così da predirne e migliorarne
le prestazioni.


Capacità di applicare conoscenze e comprensione.

Al fine di affrontare tematiche progettuali avanzate, anche di notevole complessità, e curare l'innovazione e lo sviluppo di nuovi prodotti attraverso l’applicazione delle conoscenze, lo studente dovrà dimostrare
di aver acquisito la capacità di realizzare modelli agli elementi finiti di componenti meccanici o semplici assiemi. Tale capacità si estrinsecherà attraverso una serie di abilità professionalizzanti, quali: 1. la capacità di comprendere come il componente possa essere modellato numericamente; 2. la capacità di identificare se il problema può essere opportunamente semplificato o suddiviso in problemi più facili da
trattare; 3. la capacità di assegnare le giuste condizioni di vincolo e di carico e di interpretare in modo corretto i risultati mostrati dall’analisi agli elementi finiti


Competenze trasversali.

La risoluzione di un problema preso da applicazioni di interesse
industriale tramite gli elementi finiti, che verrà svolto singolarmente dallo studente e che porterà alla stesura di una relazione, contribuirà a migliorare sia il grado di autonomia di giudizio in generale, sia la capacità
comunicativa, sia la capacità di apprendimento in autonomia e di trarre conclusioni


Knowledge and Understanding.

The course aims to give students basic and advanced knowledge on the finite element method, about its use in mechanical design and, in general, in all problems of engineering interest. The course will integrate the knowledge acquired in “machine design”, “reliability and safety of
mechanical systems” and the courses that are preparatory. The course will enrich the student's ability in understanding and identifying problems
and, accordingly, in formulation of solutions. In addition, the knowledge acquired will allow the student to select and apply methods of modeling based on the numerical analysis in order to simulate the behavior of
mechanical components, and improve their performance


Capacity to apply Knowledge and Understanding.

In order to address advanced design themes, even of considerable complexity, and treat the innovation and development of new products
through the application of knowledge, students must demonstrate that they acquired the ability of creating finite element models of mechanical
components or simple assemblies. This ability will be assessed through a number of vocational skills, such as: 1. the ability of understanding how
the component can be modeled numerically; 2. the ability of identifying whether the problem can be properly simplified or divided into more basic problems; 3. the ability of assigning the correct boundary
conditions and loading, and interpreting properly the results of finite element analyses


Transversal Skills.

The student will be required to solve an engineering problem using the finite elements method, the project will be carried out individually and
will lead to the drafting of a report. This will improve the degree of independence of judgment and communication skills of students, as well
as the ability to learn independently and to draw conclusions



PROGRAMMA PROGRAM

Il corso si articola in una parte teorica, riguardante i fondamenti del metodo degli elementi finiti, ed una parte applicativa, che prevede l'addestramento all'uso dei codici di calcolo agli elementi finiti. Contenuti (lezioni frontali, ore 34) Parte teorica. Procedure di analisi matriciale delle strutture. Concetto di funzione di spostamento. Matrice di deformazione. Matrice di elasticità. Matrice di rigidezza. Assemblaggio della matrice di
rigidezza di struttura. Applicazione di carichi e vincoli. Elementi asta, trave, elementi triangolari a tre nodi nella formulazione piana e
assialsimmetrica, elementi quadrangolari isoparametrici. Elementi tridimensionali. Cenni sulle procedure di calcolo non lineari: non linearità geometriche e dovute al comportamento del materiale; problematiche del contatto. Analisi agli autovalori: analisi dinamica e di instabilità delle strutture. Metodi di valutazione della qualità dei reticoli. Esercitazioni in aula (14 ore) Parte applicativa. Addestramento all'uso di codici FE commerciali (Ansys Workbench, Abaqus) tramite esercitazioni in classe, casi di studio ed esempi applicativi

The couse is divided in a theoretical part, where the basic Finite Element theory is presented, and an practice part, where the student is trained on
the use of commercial FE codes. Theoretical part. Matrix strucutral analysis, concept of shape or displacement function, deformation matrix, elasticity matrix, stiffness matrix. Assembly of the stucture stiffness matrix. Loads and constraints application. Element types: truss, beam, three and four node plane elements. Plane stress, plane strain, and axialsymmetric formulation. Isoparametric elements. 3D elements. Outline on non-linear solution preocedures: contact, geometric and material non-linearity. Eigenvalue analysis, dynamic problems and buckling. Evaluation of mesh quality. Practice part. Training on
commercial FE codes (Ansys Workbench, Abaqus). Case studies and practice exercises in the classroom


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME DEVELOPMENT OF THE EXAMINATION
Modalità di valutazione dell'apprendimento.

La valutazione del livello di apprendimento degli studenti consiste in due prove: - la discussione orale su uno o più temi trattati nel corso; - la
presentazione di una relazione (tesina) che descriva la risoluzione di un problema preso da applicazioni di interesse industriale tramite l'analisi
agli elementi finiti con un codice commerciale. La relazione deve essere svolta singolarmente da ogni studente, non sono ammessi lavori di gruppo. Le due prove possono essere sostenute indipendentemente e, in caso di esito negativo di una prova, lo studente può ripetere soltanto la
prova non superata, mantenendo il risultato raggiunto nell'altra.


Criteri di valutazione dell'apprendimento.

Lo studente dovrà dimostrare di aver compreso il metodo agli elementi finiti e acquisito la capacità di realizzare modelli agli elementi finiti di componenti meccanici o semplici assiemi. La valutazione quindi dipenderà dalla capacità dello studente di: 1. comprendere come il
componente possa essere modellato numericamente; 2. identificare se il problema può essere opportunamente semplificato o suddiviso in
problemi più facili da trattare; 3. assegnare le giuste condizioni di vincolo e di carico e di interpretare in modo corretto i risultati mostrati dall’analisi
agli elementi finiti.


Criteri di misurazione dell'apprendimento.

La misurazione dell'apprendimanto sarà effettuata sulla base delle prove effettuate, in base al grado di approfondimento e sicurezza acquisita dallo studente.


Criteri di attribuzione del voto finale.

Viene attribuito un voto in trentesimi, con eventuale lode.


Learning Evaluation Methods.

two tests will be used: - oral examination on the theoretical topics explained during the course - the discussion of a report where the student explain how to solve a complex engineering problem using the finite element method. The project will be carried out individually and will lead to the drafting of a report


Learning Evaluation Criteria.

The student will be evaluated according to his comprehension of the Finite Element Method and his ability of apply it to complex problem usign a commercial software. Therfore, the ability will be assessed through a number of vocational skills, such as: 1. the ability of understanding how the component can be modeled numerically; 2. the ability of identifying whether the problem can be properly simplified or
divided into more basic problems; 3. the ability of assigning the correct boundary conditions and loading, and interpreting properly the results of finite element analyses


Learning Measurement Criteria.

The learning measurement will be done on the basis of the confidence
and the understanding shonw by the student during the exam


Final Mark Allocation Criteria.

A thirty-points scale is used for grading, eventually with laude



TESTI CONSIGLIATI RECOMMENDED READING

Belingardi, "Il Metodo degli Elementi
Finiti nella Progettazione Meccanica”, Levrotto&BellaG. O.C. Zienkiewicz, “The
Finite Element Method”, McGraw-Hill. A. Gugliotta, "Elementi Finiti", Otto Editore, 2002. F. Dunne e N. Petrinic, "Introduction to computational plasticity", Oxford University Press, 2005.

Belingardi, "Il Metodo degli Elementi
Finiti nella Progettazione Meccanica”, Levrotto&BellaG. O.C. Zienkiewicz, “The
Finite Element Method”, McGraw-Hill. A. Gugliotta, "Elementi Finiti", Otto Editore, 2002. F. Dunne e N. Petrinic, "Introduction to computational plasticity", Oxford University Press, 2005.


E-LEARNING E-LEARNING

https://learn.univpm.it

https://learn.univpm.it


Scheda insegnamento erogato nell’A.A. 2020-2021
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento.
Academic year 2020-2021

 


Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
Tel (+39) 071.220.1, Fax (+39) 071.220.2324
P.I. 00382520427