Guida degli insegnamenti

Syllabus

Partially translatedTradotto parzialmente
[W001552] - PROGETTAZIONE DI COMPONENTI E SISTEMI MECCANICIDESIGN OF MECHANICAL COMPONENTS AND SYSTEMS
GIANLUCA CHIAPPINI
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea Magistrale - [IM09] INGEGNERIA MECCANICA (Curriculum: PROGETTAZIONE MECCANICA) Master Degree (2 years) - [IM09] MECHANICAL ENGINEERING (Curriculum: PROGETTAZIONE MECCANICA)
Dipartimento: [040004] Dipartimento Ingegneria Industriale e Scienze MatematicheDepartment: [040004] Dipartimento Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Primo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2022-2023
Anno regolamentoAnno regolamento: 2021-2022
Obbligatorio
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: B - Caratterizzante
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-IND/14 - PROGETTAZIONE MECCANICA E COSTRUZIONE DI MACCHINE

LINGUA INSEGNAMENTO LANGUAGE

Italiano

Italian


PREREQUISITI PREREQUISITES

Conoscenze di base della meccanica dei solidi e nozioni di base sul comportamento del materiale.

Basic knowledge of solid mechanics and of material behavior.


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEL CORSO DEVELOPMENT OF THE COURSE

• Lezioni di Teoria, 52 ore
• Esercizi, 18 ore
• Seminari, 2 ore

• Theory lessons, 52 hours
• Exercises, 18 hours
• Seminars, 2 hours


RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI LEARNING OUTCOMES
Conoscenze e comprensione.

L’insegnamento si propone di fornire le conoscenze necessarie per il progetto e la verifica di macchine e sistemi meccanici complessi. In particolare vengono proposti metodi di calcolo analitico per componenti soggetti a stati di sollecitazioni complessi, quali piastre, dischi e tubi in modo da avere le basi teoriche sulla meccanica strutturale avanzata.
Inoltre verranno illustrate alcune tra le più importanti procedure di calcolo imposte dalle normative vigenti in tema di costruzioni meccaniche.


Capacità di applicare conoscenze e comprensione.

Allo studente verrà trasferita la capacità di utilizzare le tecniche e gli strumenti appropriati per affrontare problemi ingegneristici complessi in modo da saper interpretare correttamente le cause di comportamenti strutturali e tecnologici. Le capacità acquisite permetteranno allo studente di saper affrontare progetti di sistemi meccanici articolati, a partire dalle esigenze e dalle specifiche fornite da un ipotetico committente. Lo studente acquisirà la capacità di identificare ed applicare il metodo di calcolo più adatto per l’analisi ed il dimensionamento degli organi di macchina, sviluppando altresì capacità nell’ottimizzazione strutturale dei componenti.


Competenze trasversali.

La risoluzione di esercizi che verranno svolti durante le esercitazioni e durante le valutazioni, contribuirà a migliorare la capacità di risoluzione di problemi ingegneristici. Lo svolgimento di una tesina e la sua discussione permetterà allo studente di sviluppare la capacità di esprimere e sostenere le proprie idee in un contesto tecnico e di presentare i risultati del proprio lavoro in modo facilmente comprensibile. Inoltre nella tesina verrà valutata la capacità di affrontare un problema progettuale completo, dalla scelta dei materiali al disegno ed al dimensionamento dei principali component meccanici, integrando le varie conoscenze multidisciplinari acquisite nel corso di studi.


Knowledge and Understanding.

The course aims to provide knowledge to the design and verification of machines and complex mechanical systems. In particular, analytical calculation methods are proposed for components subject to complex loadings, such as plates, disks and tubes, in order to achieve the theoretical basis of advanced structural
mechanics.
In addition, some of the most important calculation procedures for mechanical constructions, imposed by current regulations and standards, will be illustrated.


Capacity to apply Knowledge and Understanding.

The student will gain the ability to use the techniques and tools appropriate to address complex engineering problems, in order to be able to correctly understand the causes of structural and technological behaviours. The acquired skills will allow the student to face the articulated mechanical systems projects,
starting from the needs and technical specifications of a hypothetical customer. The student will be able to identify and apply the most suitable calculation method for the analysis and design of machine components; the ability to solve typical problems of mechanical design, including structural optimization, will be transferred to the student.


Transversal Skills.

The resolution of exercises that will be conducted during lessons will help improving the ability to solve engineering problems. The execution of a technical report and its discussion will allow the students to develop the ability to articulate and implement their ideas in a technical context and to present the results of their work in a clear form.
The students will also acquire the ability to deal with a complete design problem, from the choice of the material and of the global structure, to the design and analysis of the main mechanical components, integrating the various multidisciplinary knowledge
acquired during the studies.



PROGRAMMA PROGRAM

Resistenza dei materiali e criteri di verifica ad elevate temperature
Scorrimento viscoso e Creep nei metalli: applicazioni di calcolo su giunzioni bullonate e palette di turbine

Calcolo strutturale
Problemi assialsimmetrici: dischi e cilindri soggetti a pressioni interne ed esterne, dischi e cilindri rotanti, dischi e cilindri soggetti a carichi termici.
Tubi e teoria dei coefficienti di bordo: teoria, soluzioni per casi semplici di carico, calcolo degli effetti di bordo nelle giunzioni.
Lastre piane, piastre e membrane di rivoluzione: comportamento flessionale di piastre rettangolari in campo elastico; analisi di gusci di rivoluzione; comportamento di gusci membranali; cenni sul comportamento flessionale dei gusci; soluzione di piastre circolari assialssimetriche: soluzioni per casi semplici di carico e di vincolo.
Calcolo strutturale e resistenza dei materiali compositi
Richiami di micromeccanica della lamina, macromeccanica: teoria elastica generalizzata per i laminati con accoppiamento. Criteri di resistenza per materiali compositi. Introduzione alla fatica nei materiali compositi. 
Applicazioni ad organi meccanici
Calcolo e progetto di freni e frizioni
Scelta e dimensionamento di giunti: giunti rigidi, torsionalmente rigidi ed elastici, giunti idraulici e convertitori di coppia.

Materials Resistance and verification criteria at high temperatures
• Creep in metals: applications on bolted joints and turbine blades
Structural analysis
• Axial-symmetric problems: discs and cylinders subjected to internal and external pressures, rotating discs, cylinders, discs subjected to thermal loads.
• Pipes: theory, solutions for simple load cases, calculation of edge effects in joints.
• Flat sheets, plates and membranes: flexural behavior of rectangular plates in the elastic range; revolution shell analysis; behavior of membrane shells; notes on the flexural behavior of shells; solution of axial-asymmetric circular plates: solutions for simple load and constrained cases.
Structural analisys of composite materials
• Review of micromechanics of the lamina, macromechanics: generalized elastic theory for laminates. Strength criteria for composite materials. Introduction to fatigue in composite materials.
Application to mechanical parts
Design of brakes and cluthces
Design of couplings: rigid, torsionally rigid and elastic couplings, hydraulic couplings and torque converters.


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

L'esame consta di una verifica scritta svolta con Excel, e dell'elaborazione di una tesina. Durante il corso delle lezioni è prevista la possibilità di partecipare a due prove in itinere (parziali) che, se la media delle 2 prove è positiva, consentono il superamento della prova scritta. La consegna di una prova scritta in una qualunque sessione d'esame cancella la validità delle prove parziali eventualmente superate.


Criteri di valutazione dell'apprendimento.

Nella prova scritta lo studente dovrà dimostrare di saper risolvere tre quesiti di progetto o verifica strutturali con l'ausilio di metodologie, modelli e strumenti matematici illustrati durante le lezioni.


Criteri di misurazione dell'apprendimento.

Viene attribuito un voto in trentesimi, con eventuale lode.


Criteri di attribuzione del voto finale.

Verrà assegnato un voto in trentesimi a ciascuna delle due prove (scritto e tesina): la votazione finale corrisponderà alla media delle due votazioni.
Riguardo alle verifiche in itinere, deve essere raggiunta la votazione di 18/30 con la media delle 2 prove.
La lode potrà essere attribuita agli studenti che raggiungano il voto massimo di 30/30 e dimostrino di essere in grado di applicare autonomamente conoscenze e competenze acquisite, anche a contesti diversi da quelli proposti a lezione. A tal fine si terrà conto della qualità dell'esposizione (utilizzo linguaggio appropriato), della capacità di correlare tra loro sia i diversi argomenti del corso, sia questi con altre discipline, della complessiva autonomia di giudizio dimostrata.


Learning Evaluation Methods.

The exam consists in a written test solved with Excel, and in the preparation of a technical report.
During the lessons, there is the possibility to participate to two optional partial tests that, in case are both positive, cover for the written test. The delivery of a written test in an exam session erases any previously acquired vote.


Learning Evaluation Criteria.

In the written test, the student must demonstrate the ability to solve three design and/or verification questions, with the help of the formulas and mathematical tools presented during the lectures.


Learning Measurement Criteria.

A thirty-points scale is used for grading, possibly “cum laude”.


Final Mark Allocation Criteria.

A mark with a maximum score of 30 will be given to each of the two tests (written test technical report): the final mark will be the average of the two votes.
Regarding the two partial tests, in order to pass, the average of the votes must be at least 18/30.
30 “cum laude” can be assigned to students who reach the maximum grade of 30/30 with particular merits.
It is important the quality of the exposition (use of the appropriate language), the ability of making connections between different topics of this and other courses, the autonomy of judgement demonstrated.



TESTI CONSIGLIATI RECOMMENDED READING

•L. Vergani "Meccanica dei materiali" Ed. McGrawHill
•G. Belloni, A. Lo Conte, "Costruzione di Macchine", Hoepli "
•S. Timoshenko "Theory of plates and shell" McGrawHill
•O. Belluzzi, "Scienza delle Costruzioni", Zanichelli
•Shigley, Progetto e costruzione di macchine. McGraw-Hill Education
• Bhagwan D. Agarwal, Lawrence J.Broutman, Analysis and Performance of fiber composites, John Wiley & Sons, Inc.
• F. Gibson, Principles of composite material mechanics, Ronald, McGraw-Hill

Materiale didattico elettronico disponibile su piattaforma moodle di Ateneo:
https://learn.univpm.it

•L. Vergani "Meccanica dei materiali" Ed. McGrawHill
•G. Belloni, A. Lo Conte, "Costruzione di Macchine", Hoepli
•S. Timoshenko "Theory of plates and shell" McGrawHill
•O. Belluzzi, "Scienza delle Costruzioni", Zanichelli
•Shigley, Progetto e costruzione di macchine. McGraw-Hill Education
• Bhagwan D. Agarwal, Lawrence J.Broutman, Analysis and Performance of fiber composites, John Wiley & Sons, Inc.
• F. Gibson, Principles of composite material mechanics, Ronald, McGraw-Hill

Electronic teaching materials available on the University's moodle platform:
https://learn.univpm.it


Scheda insegnamento erogato nell’A.A. 2022-2023
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento.
Academic year 2022-2023

 


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