Guida degli insegnamenti

Syllabus

Partially translatedTradotto parzialmente
[W001541] - MECCANICA DEI MATERIALI AVANZATIMECCANICA DEI MATERIALI AVANZATI
Marco ROSSI
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)
Anno di corsoDegree programme year : 1 - Primo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2020-2021
Anno regolamentoAnno regolamento: 2020-2021
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






MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEL CORSO DEVELOPMENT OF THE COURSE

Lezioni di teoria: 60 ore
Laboratorio: 12 ore

Theory: 60 hours
Lab: 12 hours


RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI LEARNING OUTCOMES
Conoscenze e comprensione.

L'insegnamento permette agli studenti di acquisire conoscenze avanzate sulla meccanica dei materiali e su quali sono i principali metodi teorici e sperimentali usati in campo ingegneristico e industriale per affrontare problematiche di questo tipo. In particolare, saranno trattati temi quali la meccanica della frattura, la deformazione plastica, la fatica oligociclica, lo scorrimento viscoso, il danneggiamento e il comportamento dinamico dei materiali, approfondendo i metodi usati per caratterizzare il comportamento dei materiali in queste condizioni. Tali conoscenze andranno a completare la formazione tecnica per la figura professionale dell'ingegnere, specialmente nel campo della progettazione meccanica, facendo acquisire allo studente nozioni estremamente importanti in numerose applicazioni industriali dove è necessario conoscere a fondo il comportamento del materiale.


Capacità di applicare conoscenze e comprensione.

Lo studente dovrà essere in grado di dimostrare la capacità di scegliere e applicare i metodi teorici e sperimentali studiati per risolvere problemi di interesse industriale e ingegneristico. Tale capacità verrà valutata sulla base di una serie di abilità professionalizzanti che lo studente dovrà avere, quali la capacità approfondita di scegliere e utilizzare strumenti, procedure e metodi appropriati, conoscendone i limiti e le potenzialità. Durante esercitazioni svolte in classe o in laboratorio, lo studente dovrà essere in grado risolvere problemi pratici reali di interesse ingegneristico presi dalla pratica industriale corrente in maniera autonoma e consapevole.


Competenze trasversali.

La risoluzione di problemi pratici sulla meccanica dei materiali, svolti anche tramite esercitazioni in classe e in laboratorio, contribuirà a migliorare la capacità dello studente di risolvere problemi e lavorare in gruppo, inoltre, avendo a disposizione un tempo finito per portare a termine i compiti assegnati, lo studente migliorerà la propria organizzazione del lavoro e gestione del tempo. I temi affrontati nelle esercitazioni saranno presi da problematiche di interesse industriale.


Knowledge and Understanding.

The course allows students to acquire advanced knowledge on the mechanics of materials and on the theoretical and experimental methods used in engineering to solve such problems. In particular, topics such as fracture mechanics, plastic deformation, oligocyclic fatigue, creep, damage and dynamic behavior of materials will be discussed, deepening the methods used to characterize the behavior of materials in these conditions. This knowledge will complete the technical training for the professional figure of the engineer, especially in the field of mechanical design, making the student acquire extremely important notions in numerous industrial applications where it is necessary to have a thorough knowledge of the behavior of the material.


Capacity to apply Knowledge and Understanding.

The student must be able to demonstrate the ability to choose and apply the theoretical and experimental methods to solve problems of industrial and engineering interest. This ability will be assessed on the basis of a series of skills that the student must have, such as the in-depth ability to choose and use appropriate tools, procedures and methods, knowing their limits and potential. During exercises carried out in the classroom or in the laboratory, the student must be able to solve real practical problems of engineering interest taken from current industrial practice in an autonomous and conscious way.


Transversal Skills.

The resolution of practical problems on mechanics of materials, carried out through classroom and laboratory exercises, will help improve the student's ability to solve problems and work in a team, moreover, having a restricted time to complete the assigned tasks , the student will improve his/her capacity of organization and time management. The topics covered in the exercises will be taken from problems of industrial interest.



PROGRAMMA PROGRAM

- Introduzione al corso e metodi di prova.
Comportamento meccanico dei principali materiali ingegneristici, tipi di test di caratterizzazione. Concetti di tensione e deformazione e metodi di misura puntale e a campo intero, differenza tra risoluzione spaziale e risoluzione puntuale. Digital Image Correlation: principi di funzionamento e esempi in 2D e 3D.

- Plasticità e fatica oligociclica.
Prova di trazione in campo plastico, necking, modelli di incrudimento, plasticità multiassiale e anisotropia. Cenni al danneggiamento duttile e ai meccanismi di rottura delle lamiere. Test sperimentali utilizzati per caratterizzare il comportamento e la rottura: FLD, bulge test, test multiassiali, ecc. Fatica oligociclica: curva ciclica, modelli di fatica oligociclica. Tensioni residue, problematiche e metodi sperimentali per determinarle.

- Meccanica della frattura.
Cenni storici, meccanica della frattura lineare elastica, approccio energetico e basato sulle tensioni. Cenni alla meccanica della frattura elasto-plastica: J-integral, CTOD. Propagazione stabile: legge di Paris. Prove sperimentali: Provini CT, SENT, approccio ECA. Conteggio dei cicli: metodo del rain-flow, diagrammi delle eccedenze e delle occorrenze.

- Comportamento meccanico di materiali compositi ed elastomeri.
Introduzione al comportamento meccanico dei compositi e principali test di caratterizzazione. Elastomeri e materiali iperelastici: esempi di modelli basati sull'energia di deformazione (Odgen, Mooney Rivlin). Test di caratterizzazione dei materiali iperelastici.

- Problemi dinamici.
Introduzione ai fenomeni dinamici: equazioni di base, propagazione di onde ecc. Effetto della velocità di deformazione nei materiali ed esempi di alcuni modelli costitutivi (Johnson-Cook, ecc). Test dinamici: Barra di Hopkinson e altri dispositivi usati per fare prove ad alta velocità di deformazione.

- Elaborazione dei dati e metodi inversi.
Considerazioni statistiche nell’analisi di dati sperimentali. Problemi di "curve-fitting" e calibrazione dei modelli. Metodi inversi per identificare le proprietà dei materiali: FEMU, VFM.

- Normativa.
Esempi di norme nel campo della caratterizzazione dei materiali. Indicazioni su come si prepara un rapporto tecnico da presentare in ambito industriale.

- Laboratorio
Al termine di ogni argomento principale verrà fatta una lezione in laboratorio in cui gli studenti potranno assistere direttamente ed eseguire dei test per la caratterizzazione delle proprietà meccaniche dei materiali visti durante le lezioni teoriche.

- Introduction to the course and test methods.
Main mechanical behaviors of engineering materials, types of tests. Full field displacement / deformation measurements, spatial resolution and point resolution. Digital Image Correlation (DIC): operating principles and examples in 2D and 3D.

- Plasticity and low-cycle fatigue.
Generality, tensile test, necking, anisotropy, work hardening models. Outline of ductile damage and sheet failure mechanisms. Experimental tests: FLD, bulge test, etc. Low cycle fatigue: cyclic curve, models. Residual stresses, problems and experimental methods to investigate them.

- Fracture mechanics.
Historical notes, linear elastic fracture, energetic and stress-state approaches. Introduction to elasto-plastic fracture: J-integral, CTOD. Stable propagation: Paris law. Experimental tests: CT, SENT specimens, ECA approach. Cycle counting: rain-flow method.

- Mechanical behavior of composite materials and elastomers.
Introduction to the mechanical behavior of composites and main characterization tests. Elastomers and hyperelastic materials: examples of constitutive models based on strain energy (Odgen, Mooney Rivlin).

- Dynamic problems.
Introduction to dynamic phenomena: basic equations, wave propagation etc. Strain rate sensitivity of materials and examples of some models: Johnson-Cook etc. Dynamic tests: Hopkinson bar and other devices used to perform high-speed tests.

- Data processing and inverse methods.
Statistical considerations in the analysis of experimental data. Curve fitting problems and model calibration. Inverse methods to identify the properties of materials: FEMU, VFM.

- Norms and standards.
Examples of norms and standards in the field of mechanical tests. Indications about how to prepare a technical report

- Laboratory
At the end of each main topic, a laboratory session will be held where students will be able to directly attend and perform tests to characterize the mechanical properties of the materials seen during the theoretical lessons.


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

La valutazione dell’apprendimento verrà fatta attraverso una prova orale al termine del corso in cui lo studente dovrà rispondere ad una serie di domande sugli argomenti trattati. Inoltre, durante il corso, verranno svolte esercitazioni e lavori di gruppo che concorreranno alla valutazione finale sotto forma di bonus assegnati opportunamente.


Criteri di valutazione dell'apprendimento.

Lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito una buona conoscenza degli argomenti trattati e di sapere applicare le nozioni apprese per risolvere problemi ingegneristici. In particolare, dato un problema, si valuterà la capacità dello studenti di: individuare i modi di rottura principali, scegliere il tipo di test e il modello costitutivo più adatto da utilizzare, elaborare opportunamente i dati e saperli esporre sotto forma di relazione tecnica


Criteri di misurazione dell'apprendimento.

La misurazione dell'apprendimento sarà effettuata in base al grado di approfondimento e sicurezza acquisita dallo studente nella prova finale e durante le esercitazioni e le prove in laboratorio fatte nel corso


Criteri di attribuzione del voto finale.

Il voto è attribuito in trentesimi, con possibilità di lode.


Learning Evaluation Methods.

The learning evaluation will be done through an oral test at the end of the course in which the student will have to answer a series of questions on the topics covered. Furthermore, during the course, exercises and group works will be carried out and they will contribute to the final evaluation in terms of assigned bonus.


Learning Evaluation Criteria.

The student must demonstrate that he acquired a good knowledge of the topics and that he can apply the notions learned to solve engineering problems. In particular, given a problem, the student's ability to: identify the main failure modes, choose the type of test and the most suitable constitutive model to use, process the data appropriately and know how to expose them in the form of a technical report will be assessed.


Learning Measurement Criteria.

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


Final Mark Allocation Criteria.

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



TESTI CONSIGLIATI RECOMMENDED READING

Meccanica dei Materiali – Vergani
Costruzione di Macchine – Belloni, Lo Conte
Failure of Materials in mechanical design – Collins
The practical use of fracture mechanics - Broek
https://learn.univpm.it

Meccanica dei Materiali – Vergani
Costruzione di Macchine – Belloni, Lo Conte
Failure of Materials in mechanical design – Collins
The practical use of fracture mechanics - Broek
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