B1975 - FONDAMENTI DI COSTRUZIONE DI MACCHINE P

Conoscenze e abilità da conseguire

Lo studente al termine del corso conosce gli elementi fondamentali della costruzione di macchine tra i quali i concetti di tensione e deformazione. Inoltre possiede conoscenze relative al comportamento meccanico dei materiali ed i principali criteri di resistenza. Lo studente è in grado di dimensionare e verificare strutture meccaniche semplici quali travi, lastre e gusci di piccolo spessore.

Contenuti

Nel corso vengono fornite le metodologie e gli strumenti per studiare gli elementi base a cui possono essere ricondotti molti degli elementi meccanici delle macchine: le travi, le piastre ed i gusci. Le metodologie e gli strumenti di calcolo che vengono forniti sono opportunamente inquadrati nella prospettiva della progettazione e costruzione di elementi di macchine mediante l’impiego di materiali compositi. In tal senso viene dato rilievo alle travi ed alle piastre sia con sezioni semplici sia a quelle con sezioni composte. Inoltre vengono introdotti molti casi di studio nei quali vengono affrontati problemi nei quali si hanno carichi termici e la combinazione di essi a carichi meccanici. Vengono inoltre affrontati i problemi di deformazioni e tensioni residue interne che nascono in travi e piastre a sezioni composte a seguito della applicazione di carichi termici siano essi uniformi che variabili nello spessore. Di seguito viene fornita la struttura degli argomenti che verranno trattati a lezione. Gli argomenti sono strutturati in 14 sezioni ed ogni sezione verrà sviluppata, indicativamente, in una settimana di lezione. Le lezioni inerenti ogni sezione verranno corredate da un adeguato numero di esempi svolti in classe e verranno assegnati agli studenti un congruo numero di esercizi che dovranno svolgere a casa.

1. Introduzione ai corpi rigidi ed elastici ed alle principali geometrie
   • Definizione di corpo rigido ed elastico
   • Corpi solidi semplici e compositi
   • Definizione di trave
   • Definizione di guscio
   • Definizione di piastra
2. Classificazione delle forze sui corpi:
   • Forze applicate in un punto
   • Forze che agiscono su linee
   • Forze che agiscono su aree
   • Forze di volume
3. La geometria delle Masse e delle Aree
   • Baricentro
   • Momenti d’inerzia
   • Matrice dei momenti d’inerzia e assi principali d’inerzia
4. La statica dei corpi rigidi
   • Diagramma di corpo libero
   • Le condizioni di vincolo ed il calcolo delle reazioni vincolari
   • Equilibrio di travi nel piano
   • Equilibrio di travi nello spazio
5. Le azioni interne nelle travi e i diagrammi delle sollecitazioni
   • Sforzo normale
   • Taglio
   • Momento flettente
   • Torsione
6. Le molle ed elementi di calcolo matriciale
   • Il legame tra causa ed effetto
   • Problemi a forza imposta
   • Problemi a spostamento imposto
   • Problemi con condizioni miste
7. La tensione e la deformazione
   • Le tensioni e le deformazioni
   • Analisi dello stato di tensione
   • Analisi dello stato di deformazione
   • Equazione costitutiva: la legge di Hooke
   • Stato triassiale di tensione
   • Stato triassiale di deformazione
   • La legge di Hooke generalizzata
   • Stati piani di tensione e di deformazione
8. Le tensioni e le deformazioni nelle travi
   • Sforzo normale
   • Momento flettente puro
   • Torsione
   • Taglio
9. Sollecitazioni composte nelle travi
   • Forza normale e flessione
   • Taglio e torsione
   • Flessione e taglio
   • Flessione e torsione
   • Carichi termici e carichi meccanici
10. Le componenti principali
    • Tensioni principali
    • Deformazioni principali
11. I criteri di resistenza
    • Von Mises (massima tensione deviatorica)
    • Criterio di Tresca (massima tensione tangenziale)
    • Tensione di Rankine (massima tensione principale)
12. Recipienti di piccolo spessore soggetti a pressione interna
    • Teoria membranale
    • Teoria flessionale
13. Studio del comportamento meccanico di lastre piane
14. Instabilità elastica di travi
    • Il problema della instabilità delle travi
    • Il carico critico di Eulero
    • L’effetto delle condizioni di vincolo sulla instabilità delle travi

Testi/Bibliografia

1. Dispense del Corso

2. James M. Gere, Barry J. Goodno, Mechanics of Materials, Cengage Learning, 2012

3. Sanjay Govindjee, Engineering Mechanics of Deformable Solids, Oxford University Press, 2013

4. R. C. Hibbeler, Statics, Pearson Prentice Hall, 2016

5. R. C. Hibbeler, Mechanics of Materials, Pearson Prentice Hall, 2016

6. R. C. Hibbeler, Dynamics, Pearson Prentice Hall, 2016

7. Robert C. Juvinall, Kurt M. Marshek, Fundamentals of Machine Component Design, John Wiley & Sons, 2012

Metodi didattici

Insegnamento frontale in aula con utilizzo di slide ed audiovisivi.

Il corso viene sviluppato sia fornendo concetti teorici sia svolgendo ed assegnando esercizi teorici ed applicativi relativi ad aspetti costruttivi delle Macchine Automatiche.

Agli studenti vengono assegnati esercizi da svolgere in autonomia e singolarmente (solo se precisato dal docente alcuni esercizi potranno essere svolti in gruppo ed in tal caso nel quaderno degli esercizi dovranno essere precisati i nomi ed i cognomi degli studenti che hanno partecipato al gruppo). Tali esercizi devono essere raccolti, in modo ordinato, in un quaderno che gli studenti dovranno portare all’esame e che sarà oggetto di discussione durante l’esame stesso.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame avverrà mediante un colloquio orale col docente. Durante la prova orale lo studente dovrà dimostrare la conoscenza dei concetti esposti durante il corso e dovrà discutere gli esercizi del quaderno. Inoltre, il docente sottoporrà allo studente domande trasversali e di ragionamento relative agli argomenti ed agli esercizi trattati a lezione. Di norma, durante la prova orale, verranno poste 4 domande. Per superare l’esame lo studente dovrà rispondere in modo corretto ed esauriente ad almeno 3 delle 4 domande.

Strumenti a supporto della didattica

Presentazioni in PowerPoint e audiovisivi.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Andrea Zucchelli