Insegnamento mutuato da: B010620 - PROGETTAZIONE ASSISTITA DAL CALCOLATORE Laurea Magistrale in INGEGNERIA MECCANICA
Lingua Insegnamento
Italiano
Contenuto del corso
Il corso è concepito per essere un corso di base agli elementi finiti. Vuole però fornire agli studenti le nozioni necessarie per eseguire in autonomia tutte le analisi di maggiore interesse in ambito meccanico.
- "PROGETTAZIONE ASSISTITA DAL CALCOLATORE A.A. 2013-2014", McGraw-Hill Create
- Lucidi del corso
- Modelli forniti per le esercitazioni in aula informatica
Obiettivi Formativi
Il corso ha l'obiettivo di:
- fornire le basi teoriche degli elementi finiti, sia in campo lineare che non-lineare;
- insegnare le tecniche di modellazione con elementi finiti;
- sviluppare le capacità di analisi critica dei risultati mediante lo svolgimento di esempi in aula informatica;
- insegnare l'utilizzo di un software per la preparazione del modello e l'analisi dei risultati;
- insegnare l'utilizzo di solutori ad elementi finiti con file di input dei modelli in formato testuale.
CA1: La capacità di applicare la propria conoscenza e la propria comprensione per identificare problemi e formulare soluzioni, nell’ambito dell’ingegneria meccanica, per impostare, progettare, realizzare e verificare, sistemi ed apparati anche di elevata complessità funzionale, tenendo conto di implicazioni relative agli aspetti ambientali, economici ed etici, il tutto attraverso l’uso di metodi consolidati.
CA3: La capacità di scegliere e applicare appropriati metodi analitici e di modellazione, basati sull’analisi matematica e numerica, per poter simulare al meglio il comportamento di componenti e impianti al fine di predirne e migliorarne le prestazioni.
CA8: La capacità di interpretare in maniera appropriata i risultati dei test sperimentali, dei calcoli di verifica, nonché dei processi di simulazione teorica complessa, tramite l’uso del calcolatore, dando applicazione alle basi, sperimentali, modellistiche, matematiche ed informatiche acquisite.
CA9: La capacità di valutare criticamente dati e risultati e trarre conclusioni appropriate, consapevoli del grado di incertezza da cui potrebbero essere affette.
CA10: Le capacità avanzate di operare efficacemente, individualmente e come componenti di un gruppo, avendo chiaro il contesto della problematica ingegneristica e le implicazioni interdisciplinari che contraddistinguono l’ingegneria meccanica.
CA11: Le capacità migliorate di presentare in forma scritta, verbale e, eventualmente, multimediale, le proprie argomentazioni e i risultati del proprio studio o lavoro, con caratteristiche di organicità e rigore tecnico.
CA12: La capacità adeguata di comprensione delle fonti in lingua inglese.
CA15: La capacità di raggiungere una preparazione adeguata per poter accedere al terzo livello degli studi universitari (frequenza a master di secondo livello ed a scuole di dottorato), in modo da approfondire ulteriormente conoscenze e capacità nell’ambito della ricerca.
CC1: La conoscenza approfondita degli aspetti teorico-scientifici dell'ingegneria, sia in generale sia in modo approfondito relativamente a quelli dell'ingegneria meccanica, nella quale sono capaci di identificare, formulare e risolvere, anche in modo innovativo, problemi complessi o che richiedono un approccio interdisciplinare. La capacità di comprendere un contesto multidisciplinare in ambito ingegneristico e di operare in ottica problem solving.
CC2: La conoscenza approfondita degli aspetti teorico-scientifici della matematica e delle altre scienze di base ed essere capaci di utilizzare tale conoscenza per interpretare e descrivere i problemi dell'ingegneria complessi o che richiedono un approccio interdisciplinare.
CC3: La conoscenza e l’utilizzo di strumenti scientifici (informatici e di altra natura) specifici per il settore della progettazione nell’ambito proprio dell’ingegneria meccanica
CC4: La conoscenza dei metodi numerici per la progettazione e verifica di componenti e/o sistemi meccanici, comprensivi dei modelli numerici per la corretta rappresentazione del comportamento dei materiali. La conoscenza delle tipologie di analisi necessarie per eseguire la suddetta attività di progettazione e verifica secondo i più recenti requisiti del mondo industriale.
CC5: La conoscenza dei materiali e dei loro comportamenti nelle varie condizioni di carico riscontrabili nella pratica progettuale. I metodi per la caratterizzazione del comportamento dei materiali.
Prerequisiti
Nessuno
Metodi Didattici
Lezioni frontali ed esercitazioni in laboratorio informatico.
Altre Informazioni
-
Modalità di verifica apprendimento
Prova scritta in cui viene chiesto di preparare un modello ad elementi finiti ed eseguire una delle analisi affrontate durante il corso. Il superamento della prova scritta con una votazione minima di 18/30, permette di accedere alla prova orale. La prova orale può svolgersi in modo semplificato solo sugli argomenti della prova scritta e porta al massimo alla conferma del voto della stessa, o su tutti gli argomenti del programma del corso.
Programma del corso
Teoria:
- Introduzione al metodo degli elementi finiti (FEM)
- Formulazione degli elementi finiti:
- concetti generali sugli elementi finiti;
- formulazione integrale
- assemblaggio della matrice di sistema
- funzioni di forma ed elementi isoparametrici;
- coordinate naturali;
- parametri per il controllo della qualità della mesh;
- Discretizzazione con gli elementi finiti:
- calcolo della matrice di rigidezza;
- calcolo della matrice di massa (lumped e consistent);
- modellazione dei carichi (load lumping e work equivalent);
- modellazione dei vincoli (metodi master-slave, Lagrange, delle penalità);
- stima dell'errore e convergenza.
- Dominio del tempo:
- semi-discretizzazione (analisi modale e funzione di risposta in frequenza);
- discretizzazione temporale (concetti e algoritmi).
- Algoritmi di soluzione basati sul metodo del residuo
Attività in laboratorio informatico:
- verifica e semplificazione di un modello geometrico;
- creazione della mesh con elementi 0D, 1D, 2D, e 3D;
- controllo della qualità della mesh;
- impostazioni di analisi lineari e non-lineari (statica, modale, funzione di risposta in frequenza, termica stazionaria, termo-meccanica, non-lineare quasi statica e non-lineare con effetti dinamici).