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COSTRUZIONE DI MACCHINE E AFFIDABILITA' (112MI)

A.A. 2019 / 2020

Docenti 
Periodo 
Primo semestre
Crediti 
9
Durata 
72
Tipo attività formativa 
Caratterizzante
Percorso 
[PDS0-2016 - Ord. 2016] comune
Syllabus 
Lingua insegnamento 

Italiano

Obiettivi formativi 

Fornire allo Studente nozioni avanzate di meccanica dei materiali e delle strutture per la progettazione meccanica e la verifica dell’affidabilità

Prerequisiti 

Quelli per l'accesso alla laurea magistrale in Ingegneria meccanica

Contenuti 

I materiali per la progettazione: Prova di trazione, Schemi ideali, Sollecitazione limite, sollecitazione ammissibile, coefficiente di sicurezza a trazione, Prova di flessione, Fase di carico e coefficiente di collaborazione, Scarico e sforzi residui, Deformata della trave inflessa, Principali caratteristiche meccaniche dei materiali per uso Ingegneristico.
Stato di sforzo e di deformazione: Tensore degli sforzi, Sforzi principali, Sforzi tangenziali massimi e ottaedrali, Circonferenze di Mohr, Stato di sforzo piano, Tensore deviatore degli sforzi, Tensore delle deformazioni . Applicazioni di base degli Elementi finiti.
Effetto di intaglio: Coefficiente d’intaglio, Effetto d’intaglio in geometrie comuni, Travi sottili forate e intagliate, Effetto di intaglio negli alberi di trasmissione, Intagli multipli ed “effetto ombra”, Condizione limite di componenti intagliati sollecitati staticamente, Materiale fragile, Materiale duttile, Fase di scarico e sforzi residui, Progettazione dei componenti con intaglio soggetti a carichi statici.
Criteri di resistenza: Criteri per i materiali duttili, Criterio di Guest-Tresca o teoria del massimo sforzo tangenziale, Criterio di von Mises o della massima energia di distorsione, Criterio di Roˇs-Eichinger, Criteri di resistenza per i materiali fragili, Criterio di Galileo, Rankine, Navier o teoria del massimo sforzo.
Strutture assialsimmetriche: Problemi assialsimmetrici, Recipienti in pressione, Recipienti cilindrici, Recipienti sferici, Determinazione dello spessore minimo di un recipiente in pressione, Sforzo ammissibile del materiale, Efficienza della saldatura, Fondi curvi.
Fatica dei materiali: La fatica: aspetti generali , Determinazione del limite di fatica: diagramma di Woehler, Determinazione del limite di fatica: metodo Stair Case, Prove di fatica al variare del tipo di carico applicato, Dal provino al componente meccanico, Coefficiente d’intaglio a fatica, Effetto dimensionale e fatica, Effetto della finitura superficiale, Dimensionamento e verifica di elementi meccanici soggetti a carichi variabili con valor medio nullo per durata“illimitata”, Effetto dello sforzo medio e diagramma di Haigh, Diagramma di Haigh semplificato, Diagramma di Haigh: effetti di intaglio, dimensionale e superficiale, Effetto delle sollecitazioni medie di compressione, Fatica a termine, Fatica con ampiezza di sollecitazione variabile, Criteri di resistenza a fatica in stato di sforzo multiassiale, Criterio di Gough-Pollard, Criterio di Sines.Fatica ad altissimo numero di cicli. Spettri di carico e danneggiamento. Conteggio rainflow ed estrapolazione spettri.
Affidabilità: Breve storia, definizioni. DFR (design for reliability), coeff di sicurezza: approccio classico e affidabilistico, parametri di progetto, indici di prestazione, mappe di Ashby. Grandezze affidabilistiche, affidabilità, MTTF, MTBF. Tasso di guasto, curva bathtube, affidabilità condizionale, affidabilità condizionata. Statistica descrittiva. Distribuzione normale o gaussiana, variabile standardizzata. Distribuzione lognormale, L10. Stima dei parametri di una distribuzione, significatività, Test di Student. Correlazione, analisi di regressione lineare semplice. Carte di probabilità. Analisi di affidabilità di un componente meccanico. Algebra delle variabili casuali. Come elaborare i dati sui manuali. Tolleranze e affidabilità. Progettazione affidabilistica. Safety margin. Loading roughness. Probabilità di cedimento.

Metodi didattici 

Lezione frontale, seminari, esercitazioni individuali e in piccoli gruppi.
La frequenza è obbligatoria.

Programma esteso 

I materiali per la progettazione: Prova di trazione, Schemi ideali, Sollecitazione limite, sollecitazione ammissibile, coefficiente di sicurezza a trazione, Prova di flessione, Fase di carico e coefficiente di collaborazione, Scarico e sforzi residui, Deformata della trave inflessa, Principali caratteristiche meccaniche dei materiali per uso Ingegneristico.
Stato di sforzo e di deformazione: Tensore degli sforzi, Sforzi principali, Sforzi tangenziali massimi e ottaedrali, Circonferenze di Mohr, Stato di sforzo piano, Tensore deviatore degli sforzi, Tensore delle deformazioni.
Effetto di intaglio: Coefficiente d’intaglio, Effetto d’intaglio in geometrie comuni, Travi sottili forate e intagliate, Effetto di intaglio negli alberi di trasmissione, Intagli multipli ed “effetto ombra”, Condizione limite di componenti intagliati sollecitati staticamente, Materiale fragile, Materiale duttile, Fase di scarico e sforzi residui, Progettazione dei componenti con intaglio soggetti a carichi statici.
Criteri di resistenza: Criteri per i materiali duttili, Criterio di Guest-Tresca o teoria del massimo sforzo tangenziale, Criterio di von Mises o della massima energia di distorsione, Criterio di Roˇs-Eichinger, Criteri di resistenza per i materiali fragili, Criterio di Galileo, Rankine, Navier o teoria del massimo sforzo.
Strutture assialsimmetriche: Problemi assialsimmetrici, Recipienti in pressione, Recipienti cilindrici, Recipienti sferici, Determinazione dello spessore minimo di un recipiente in pressione, Sforzo ammissibile del materiale, Efficienza della saldatura, Fondi curvi.
Fatica dei materiali: La fatica: aspetti generali , Determinazione del limite di fatica: diagramma di Woehler. Prove di fatica al variare del tipo di carico applicato. Dal provino al componente meccanico, Coefficiente d’intaglio a fatica, Effetto dimensionale e fatica, Effetto della finitura superficiale, Dimensionamento e verifica di elementi meccanici soggetti a carichi variabili con valore medio nullo per durata“illimitata”, Effetto dello sforzo medio e diagramma di Haigh, Diagramma di Haigh semplificato, Diagramma di Haigh: effetti di intaglio, dimensionale e superficiale, Effetto delle sollecitazioni medie di compressione, Criteri di resistenza a fatica in stato di sforzo multiassiale, Criterio di Gough-Pollard, Criterio di Sines.
Affidabilità: Breve storia, definizioni. DFR (design for reliability), coeff di sicurezza: approccio classico e affidabilistico, parametri di progetto, indici di prestazione, mappe di Ashby. Grandezze affidabilistiche, affidabilità, MTTF, MTBF. Tasso di guasto, curva bathtube, affidabilità condizionale, affidabilità condizionata. Statistica descrittiva. Distribuzione normale o gaussiana, variabile standardizzata. Distribuzione lognormale, L10. Analisi di affidabilità di un componente meccanico. Algebra delle variabili casuali. Come elaborare i dati sui manuali. Tolleranze e affidabilità. Progettazione affidabilistica. Safety margin. Loading roughness. Probabilità di cedimento. Affidabilità di sistemi, FTA, FMEA

Modalità di verifica dell'apprendimento 

Esame scritto+orale e/o prove in itinere (Conoscenza e capacità di comprensione). In entrambi i casi è prevista la discussione di un progetto/elaborato realizzato autonomamente e precedentemente concordato con il Docente (Autonomia di giudizio e Abilità comunicative).

Altre informazioni 

Per ogni anno di corso viene attivato un gruppo Moodle per facilitare le comunicazioni tra studenti e con il Docente (moderatore)

Testi di riferimento 

Costruzione di macchine 1 - Piermaria Davoli, Laura Vergani, Stefano Beretta, Mario Guagliano, Sergio Baragetti, Mc Graw Hill.
Affidabilità delle costruzioni meccaniche, Strumenti e metodi per l’affidabilità di un progetto- Stefano Beretta, Springer.
Dispense.


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