Il corso mira a fornire ulteriori informazioni sul comportamento meccanico dei materiali, utili per la progettazione e la verifica di componenti strutturali.
L. Vergani, Meccanica dei materiali, McGraw-Hill.
Per approfondimenti:
- T. L. Anderson, Fracture Mechanics: Fundamentals and Applications, Taylor and Francis.
- G. E. Dieter, Mechanical Metallurgy, McGraw-Hill.
- D. Broek, Elementary Engineering Fracture Mechanics, Nijhoff.
Obiettivi Formativi
- Acquisire conoscenze legate al comportamento meccanico di materiali metallici e non; apprendere tecniche di analisi e di progetto che tengono conto dei diversi meccanismi di cedimento.
- Acquisire capacità di analisi di un sistema meccanico per applicare l’approccio più adeguato alla progettazione. Capacità di comprensione delle cause di cedimento di un componente strutturale per applicare azioni correttive (failure analysis).
- Uso delle normative per la progettazione e la verifica. Capacità di ottenere, per via sperimentale o bibliografica (anche da normativa), dati sui materiali utili per la progettazione.
Prerequisiti
Conoscenza delle basi di meccanica dei continui e di costruzione di macchine.
Metodi Didattici
Lezioni frontali.
Modalità di verifica apprendimento
Esame orale. Si verificheranno:
- Conoscenze teoriche acquisite sul comportamento meccanico dei materiali, con particolare riferimento alla fatica, alla meccanica della frattura, al cedimento per eccesso di sforzo o deformazione.
- Conoscenza delle applicazioni alla progettazione secondo vari approcci (design for fatigue, damage tolerant, etc.)
- Capacità di scegliere il materiale più adeguato alle varie applicazioni
- Capacità di comprensione delle cause di cedimento strutturale e di proporre soluzioni
- Comprensione delle tecniche sperimentali e delle normative
Programma del corso
Meccanica dei materiali
-Curve sforzo-deformazione
-Modelli di comportamento
-Tensori degli sforzi e delle deformazioni
-Stati piani di tensione e di deformazione
-Criteri di cedimento
Meccanica del danno
-Fatica ad alto numero di cicli (HCF)
-Curve S-N
-Limite di fatica
-Prove di fatica e provini
-Metodo staircase
-Influenza di: materiale, tipo di carico, intagli, dimensioni, finitura, sforzo medio, etc.
-Accumulo del danneggiamento
-Stati di tensione multiassiali
-Fatica a basso numero di cicli (LCF)
-Definizione
-Curve di fatica LCF (Coffin-Manson)
-Curva ciclica
-Test di fatica LCF
-Influenza dello sforzo medio
-Influenza degli intagli (Neuber, Glinka)
-Stima della vita a fatica di componenti
Meccanica della frattura
-Meccanica della frattura lineare elastica (LEFM)
-Teoria di Griffith
-Teoria di Irwin
-Curva di resistenza R
-Fattore di intensificazione degli sforzi
-Tenacità
-Sforzo all’apice del difetto
-Influenza dello spessore
-Relazione fra K e G
-Plasticità: Irwin
-Plasticità: Dugdale
-Collasso plastico
-Limitazioni della plasticità e delle dimensioni
-Meccanica della frattura sperimentale
-Meccanica della frattura elasto-plastica (EPFM)
-Approccio energetico; J integrale
-Determinazione sperimentale di J
-Curva di resistenza JR
-CTOD
-Relazione fra J e CTOD
-Determinazione sperimentale di CTOD
Propagazione dei difetti a fatica
-Propagazione dei difetti
-Legge di Paris
-Legge di Walker, leggi di Forman
-Stima della vita a fatica
-Propagazione delle cricche corte
Accettabilità dei difetti secondo le norme
-British Standard
-ASME
Materiali compositi
-Tipi
-Proprietà meccaniche
-Macromeccanica e micromeccanica
-Criteri di resistenza
-Cedimento strutturale
-Tecnologie di fabbricazione
Danneggiamento
-Definizione
-Valutazione del danneggiamento: misure dirette e indirette
-Evoluzione e cumulo del danneggiamento
-Cenni al conteggio dei cicli di carico