87252 - LABORATORIO DI PROGETTAZIONE CON MATERIALI COMPOSITI M

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.

Contenuti

Il laboratorio viene organizzato in tre macro sezioni:

1. Introduzione ai materiali compositi

2. Caratterizzazione del comportamento meccanico di materiali compositi

3. Studio di materiali compositi e di componenti realizzati con materiali compositi mediante l’impiego di software commerciale

4. Visite in aziende

Nel seguito vengono forniti maggiori dettagli relativi a ciascuna sezione.

1. Introduzione ai materiali compositi

1.1. tipologie di materiali compositi

• materiali ottenuti dalla stratificazione di diversi materiali e strutture a sandwich
• materiali ottenuti dalla combinazione di matrice e rinforzo disperso nella matrice
• Tipologie di matrici e loro caratteristiche fisiche e meccaniche
• Tipologie di rinforzi e loro caratteristiche fisiche e meccaniche
• Materiali compositi nanostrutturati
• Ciclo di vita dei materiali compositi

1.2. Micro-meccanica dei compositi rinforzati con fibre, lunghe e corte, e loro tipologie di danneggiamento

1.3. Macro-meccanica della lamina in composito rinforzato con fibre lunghe

1.4 Teoria dei sandwich e dei laminati in composito rinforzato con fibre lunghe

1.5 Teorie di rottura dei materiali compositi

2. Caratterizzazione Sperimentale del comportamento meccanico dei materiali compositi

2.1 Realizzazione in laboratorio di provini in composito

2.2 Prove quasi statiche di trazione e di flessione

2.3 Prove di meccanica della frattura (Modo I e Modo II)

2.4 Prove di impatto a bassa velocità

3. Studio di materiali compositi e di componenti realizzati con materiali compositi mediante l’impiego di software commerciale.

3.1 Introduzione all’uso di ANSYS per la simulazione del comportamento di materiali compositi e di componenti con essi realizzati

3.2 Elementi finiti solidi per i materiali compositi

3.2 Elementi finiti shell per i materiali compositi

3.3 Esempi di modellazione di materiali compositi

3.4 Esempi di modellazione di componenti semplici da realizzare con materiali compositi (ad esempio, tubi, giunzioni di lastre)

4. Le visite in aziende del territorio che supporteranno il corso sono finalizzate ad acquisire maggiore sensibilità relative alle tecnologie produttive ed agli aspetti progettuali e costruttivi dei componenti con l’impiego dei materiali compositi.

Durante il corso gli studenti, organizzati in gruppi, dovranno anche affrontare la progettazione di un componente semplice. Il componente verrà poi realizzato dagli studenti e verrà verificato sperimentalmente.

Ciascuna sezione verrà completata da esercizi svolti in classe dal docente e da esercizi che verranno assegnati agli studenti. Gli esercizi svolti in autonomia dovranno essere raccolti dagli studenti in un quaderno degli esercizi che verrà discusso durante l’esame per l’idoneità. Sempre all’interno del quaderno degli esercizi dovrà essere allegata la relazione tecnica relativa alla progettazione ed alla verifica sperimentale del componente analizzato dai gruppi di studenti.

Testi/Bibliografia

1. Dispense del Corso

2. G. Caligiana, F. Cesari, I Materiali Compositi, Pitagora (2002)

3. Ever J. Barbero, Introduction to Composite Materials Design, Third Edition-CRC Press (2018)

4. D. Hull, T. W. Clyne, An Introduction to Composite Materials, Cambridge University Press (1996)

5. Isaac M. Daniel, Ori Ishai, Engineering Mechanics of Composite Materials, Oxford University Press (2006)

6. Ronald F. Gibson, Principles of Composite Material Mechanics, CRC Press (2011)

Metodi didattici

La didattica verrà organizzata nelle seguenti fasi:

1. Didattica frontale in aula per l’inquadramento degli aspetti teorici
2. Attività di laboratorio per le attività sperimentali
3. Attività di laboratorio informatico per le attività di simulazione
4. Attività presso i laboratori di ricerca e sviluppo di aziende che supporteranno il corso

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

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

• gli esercizi proposti e raccolti nel quaderno
• la relazione tecnica relativa alla progettazione ed alla verifica sperimentale del componente studiato dagli studenti

Strumenti a supporto della didattica

• Presentazioni in PowerPoint
• Audiovisivi

Software commerciali per le analisi dei materiali e dei componenti (ANSYS)

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Tommaso Maria Brugo