15211 - COMPORTAMENTO MECCANICO DEI MATERIALI

Conoscenze e abilità da conseguire

ll corso si prefigge di formare sui fondamenti della meccanica dei materiali e delle strutture. Al termine del corso lo studente dev'essere in grado di: - risolvere problemi meccanici in condizioni statiche; - calcolare lo stato di tensione e deformazione in strutture sollecitate; - progettare e verificare strutture meccaniche; - comprendere i meccanismi di collasso.

Contenuti

Richiami sui principali concetti meccanici:
  - Forze, momenti;
  - Condizioni di vincolo, gradi di liberta';
  - Condizioni di equilibrio, equazioni di equilibrio.

Meccanica dei mezzi continui:
  - Azioni interne;
  - Definizione di tensione (normali e di taglio);
  - Stati uniassiali di sollecitazione; Stati triassiali di tensione; Tensore delle tensioni;
  - Equazione di equilibrio;
  - Spostamento e deformazione; Piccole e grandi deformazioni; Tensore delle deformazioni;
  - Legame tensione-deformazioni per materiali elastici lineari;
  - Energia di deformazione (caso uniassiale e multiassiale)  

Fondamenti di scienza delle costruzioni:
  - Trave di Saint-Venant: campi di tensione e deformazione a sforzo normale;
  - Trave di Saint-Venant: campi di tensione e deformazione a taglio;
  - Trave di Saint-Venant: campi di tensione e deformazione a torsione;
  - Trave di Saint-Venant: campi di tensione e deformazione a flessione;
  - Altri casi semplici con soluzione in forma chiusa;
  - Concentratori di tensione;
  - Cenni di instabilita' elastica.

Sollecitazioni composte:
  - Cerchio di Mohr per le tensioni;
  - Tensioni principali;
  - Cerchio di Mohr per le deformazioni;
  - Deformazioni principali;
  - Tensioni equivalenti; Criteri di rottura per materiali duttili e fragili.

Fondamenti di meccanica dei materiali:
  - Prove sui materiali, curve tensione-deformazione;
  - Leggi costitutive del materiale;
  - Elasticita' (legge di Hooke, coefficiente di Poisson);  
  - Plasticita';
  - Viscoelasticita' (creep, rilassamento, isteresi: solo fenomenologia).

Criteri di collasso:
  - Collasso istantaneo e nel tempo;
  - Rottura (duttile e fragile; energia di rottura);
  - Eccesso di deformazione, snervamento;
  - Fatica;
  - Usura;
  - Creep, rilassamento.

Caratteristiche dei materiali:
  - Composizione, micro- e macro-struttura;
  - Classificazione e caratteristiche meccaniche dei materiali artificiali: polimeri, metalli, ceramici, compositi.

Esercitazioni in laboratorio:
Il corso e' integrato da esercitazioni teoriche e sperimentali. Parte integrante di tali esercitazioni e' la stesura da parte degli studenti di relazioni tecniche sulle sperimentazioni svolte.

Testi/Bibliografia

Il corso si basa su:  
- Beer F.P., Johnston E.R., DeWolf J.T.: "Meccanica dei solidi: Elementi di scienza delle costruzioni" McGraw-Hill Publ. (qualunque edizione)  
- Dispense integrative a cura del docente.

Lo studente puo' scaricare esempi ed esercizi aggiuntivi dal sito dell'Editore del libro di testo:   http://www.ateneonline.it/beer/areastudenti.asp  


Lo studente puo' inoltre approfondire gli studi nei seguenti testi specialistici (facoltativo):  
- Wulff J. "Struttura e proprietà dei materiali",  vol. 1, 2, 3 Ed. Ambrosiana,  Milano (scienza dei materiali) - Pietrabissa R. "Biomateriali per protesi e organi artificiali" Patron ed. (biomateriali)  
- Nordin M., Frankel V.H. "Basic biomechanics of the musculoskeletal system" Lea & Febiger Publ.(esercizi ed esempi di biomeccanica)  
- Bronzino J.D. "The Biomedical engineering handbook" CRC Press - IEEE Press (riferimento generale)  
- Palastanga et al. "Anatomy and human movement" Butterworth-Heinemann Publ. (anatomia funzionale)

Metodi didattici

Le lezioni teoriche vengono alternate ad esercitazioni pratiche (che costituiscono parte integrante del programma d'esame) in cui vengono illustrati gli argomenti trattati a lezione.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame consta di una prova scritta, seguita da un orale:

- Durante lo scritto, gli studenti possono usare libri, dispense e appunti, oltre alla calcolatrice.

- Lo scritto tipicamente comprende alcune domande fondamentali (ad es. relative alle reazioni vincolari, ed ai diagrammi delle azioni interne): in caso di risposta errata o mancante a tali domande, l'intero esercizio è automaticamente insufficiente.  (Rispondere correttamente a tali domande è condizione necessaria perché venga valutato il resto dell'esercizio, ma non garantisce automaticamente la sufficienza).

- Se lo studente sostiene nuovamente la prova scritta, si tiene conto dell'ultimo voto conseguito, che sovrascrive i precedenti, siano essi migliori o peggiori.

- Per sostenere l'orale e' necessario avere superato lo scritto:

   - Voto scritto > 18/30: sufficienza piena, orale rapido;

   - Voto scritto > 15/30: ammissione con riserva, orale approfondito.

- E' necessario superare l'orale di Comportamento Meccanico dei Materiali entro 12 mesi dal superamento dello scritto. Trascorso tale termine potra' venire richiesto di sostenere nuovamente lo scritto.

- In caso di insufficienza, lo studente non potra' ri-sostenere l'orale prima di 30 giorni.

- In caso di grave insufficienza all'orale, lo studente dovra' sostenere nuovamente anche la prova scritta.

- L'orale copre tutti gli argomenti trattati durante il corso, comprese le esercitazioni. All'orale lo studente deve presentare una stampa cartacea delle relazioni sulle esercitazioni sperimentali svolte.

- Voto finale: tiene conto di scritto (punteggio di partenza),  e di orale (max +/- 3 punti da voto scritto)

NOTA sulla verbalizzazione del Corso Integrato  Comportamento Meccanico Dei Materiali e Biomateriali:  La validita' del voto d'esame di ciascuno dei due moduli (Biomateriali,  e Comportamento Meccanico dei Materiali)  formalmente e' un anno.  Entro tale termine devono essere superati entrambi i moduli, per procedere alla verbalizzazione del Corso Integrato.  Trascorso tale termine, se un solo modulo risulta superato, l'esito sara' annullato e sara' necessario ri-sostenere entrambi i moduli.

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore, lucidi, lavagna tradizionale, laboratorio.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Luca Cristofolini