87252 - LABORATORIO DI PROGETTAZIONE CON MATERIALI COMPOSITI M

Scheda insegnamento

  • Docente Tommaso Maria Brugo

  • Crediti formativi 6

  • Modalità didattica Convenzionale - Lezioni in presenza

  • Lingua di insegnamento Italiano

Anno Accademico 2019/2020

Conoscenze e abilità da conseguire

Il corso ha lo scopo di fornire conoscenze teoriche e pratiche nell’ambito dei materiali compositi. Al termine del corso lo studente è in grado di: - affrontare la scelta di materiali compositi e delle tecnologie produttive in funzione della loro applicazione, - controllare la qualità dei materiali compositi e dei componenti con essi realizzati - caratterizzare il comportamento meccanico di materiali compositi e di componenti con essi realizzati - avere una visione generale sulla gestione del ciclo vita di materiali compositi nell’economia circolare - progettare materiali compositi - progettare componenti da realizzare con materiali compositi.

Programma/Contenuti

Il corso è organizzato in quattro macro-sezioni:

 

1. Introduzione teorica:

Temi affrontati:

-peculiarità dei materiali compositi;

-proprietà dei singoli costituenti (Fibra e Matrice);

-processi e metodi di fabbricazione;

-micromeccanica: omogeneizzazione delle proprietà dei singoli costituenti;

-teoria della lamina e del laminato;

-criteri di resistenza;

-strutture sandwich.

L’introduzione teorica si conclude con la realizzazione da parte dello studente di un programma in Matlab in grado di determinare le caratteristiche membranali e flessionali di un laminato piano, in funzione delle proprietà meccaniche dei singoli costituenti.

 

2. Caratterizzazione meccanica:

Produzione e caratterizzazione meccanica (test a flessione / trazione) da parte degli studenti di due diverse tipologie di laminati:

-stratifica unidirezionale (secondo normativa) al fine di determinare le proprietà meccaniche della lamina nelle direzioni principali e confrontare i risultati con la teoria di omogeneizzazione;

-stratificazione a scelta dello studente al fine di verificare la teoria della lamina e del laminato implementata in Matlab.

 

3. Modellazione numerica:

Modellazione numerica del comportamento meccanico di un laminato composito di forma qualsiasi tramite metodo agli elementi finiti (FEM), utilizzando sia elementi shell layered che solidi. Apprendimento tramite esercitazioni svolte in classe utilizzando software commerciale Ansys su casi particolarmente critici per i materiali compositi, quali: comportamento a taglio, effetti di bordo e piastra forata.

 

4. Progetti:

Gli studenti organizzati in gruppi, una volta acquisite le competenze, devono affrontare la progettazione ed ottimizzazione di un componente in materiale composito di interesse industriale, collaborando con aziende del settore. Ne consegue la sua realizzazione, sempre da parte degli studenti (con l’assistenza dell’azienda) e la successiva verifica sperimentale.

Testi/Bibliografia

  • Dispense del corso.
  • Mechanics of Fibrous Composites, Carl T. Herakovich, Wiley (1998).
  • Composite Materials Design and Applications, Daniel Gay, CRC Press (2015).
  • Introduction to Composite Materials Design, Ever J. Barbero, CRC Press (2017).

Metodi didattici

La didattica è organizzata secondo le seguenti fasi:

1. Didattica frontale in aula per l’inquadramento degli aspetti teorici.

2. Attività di laboratorio per la produzione dei laminati e caratterizzazione sperimentale.

3. Attività di laboratorio informatico per la simulazione numerica.

4. Attività di laminazione presso i laboratori di ricerca e sviluppo delle aziende coinvolte.

Modalità di verifica dell'apprendimento

Verifica mediante prova orale durante la quale saranno discussi i seguenti argomenti:

  • gli esercizi numerici proposti e raccolti nel quaderno, con la relativa teoria applicata;
  • la relazione tecnica relativa alla progettazione e verifica sperimentale del componente sviluppato dal gruppo.

Strumenti a supporto della didattica

  • Presentazioni in PowerPoint per le lezioni.
  • Software per la programmazione (Matlab), analisi FEM (Ansys) e analisi dati (Excel).
  • Laboratori dell’università per la realizzazione e caratterizzazione sperimentale dei laminati compositi.
  • Laboratori di ricerca e sviluppo delle aziende coinvolte per la fabbricazione delle strutture in materiale composito.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Tommaso Maria Brugo