MATERIALI PER PRODOTTO INDUSTRIALE

Anno accademico e docente
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English course description
Anno accademico
2018/2019
Docente
CLAUDIO ALESSANDRI
Crediti formativi
12
Periodo didattico
Secondo Semestre

Obiettivi formativi

Il corso costituisce il primo insegnamento di Meccanica dei Materiali e delle Strutture e, come tale, si pone due obiettivi principali:

- fornire agli studenti gli strumenti fisico-matematici e i modelli meccanici essenziali per la progettazione consapevole di un manufatto e di un prototipo per l’Industria che, oltre ai requisiti funzionali, soddisfi anche quelli della resistenza e della stabilità;

- far conoscere le proprietà meccaniche dei principali materiali innovativi attualmente in uso nella progettazione industriale e i processi di lavorazione da cui essi derivano

Prerequisiti

Lo studente deve possedere le conoscenze di matematica e fisica, impartite nelle scuole superiori.

Contenuti del corso

MODELLI MECCANICI PER IL DESIGN

Unità di misura SI e sistemi di riferimento globali e locali

Elementi di Teoria dei Vettori liberi ed applicati

Grandezze fisiche elementari: forza e momento di una forza, componenti di moto, lavoro di una forza e loro rappresentazione nell’ambito della Teoria dei Vettori

Leggi fondamentali della Meccanica

Le relazioni fondamentali della Statica

Definizione di corpo rigido e di sistemi di corpi rigidi

Definizioni di vincoli esterni ed interni, nel piano e nello spazio, e corrispondenza fra rappresentazione meccanica e realizzazione tecnologica

Elementi di Geometria delle Masse: baricentri, momenti statici e di inerzia e relative proprietà

Il concetto di struttura come corpo resistente ad azioni esterne

Le azioni esterne e loro rappresentazioni

Equilibrio di corpi rigidi e sistemi di corpi rigidi

Deformabilità dei corpi

I concetti di tensione e di deformazione, componenti della tensione e della deformazione

Comportamenti materiali elastici, elastico-lineari e anelastici evidenziati attraverso diagrammi relativi a prove sperimentali monoassiali

Analisi dei principali tipi di materiali e delle relative proprietà meccaniche

Omogeneità, isotropia, ortotropia, anisotropia, duttilità, fragilità, durezza, tenacità, resilienza, creep, fluage

Isostaticità, iperstaticità, labilità delle strutture

Modelli monodimensionali per l’analisi statica di semplici strutture isostatiche

Le reazioni vincolari

Sollecitazioni semplici e composte: trazione e compressione, flessione, pressoflessione, taglio, torsione.

Influenza della temperatura sul comportamento dei materiali: conducibilità termica e dilatazione termica

Concetti elementari di instabilità dell’equilibrio

Semplici verifiche di resistenza con il metodo delle tensioni ammissibili

Rapporto forma – struttura; resistenza per forma

Tipologie strutturali resistenti per massa e per forma

Illustrazione da parte del Docente di prodotti didattici di anni precedenti

CARATTERIZZAZIONE FISICA DEI MATERIALI PER IL DESIGN

Materiali compositi: definizione. Classificazione. Semilavorati. Vantaggi e svantaggi dei materiali compositi
Fibre e matrici: fibre di carbonio, vetro e aramidiche. Matrici polimeriche epossidica e poliestere. Matrici metalliche. Matrici ceramiche
Compositi come materiali anisotropi: proprietà meccaniche. Moduli elastici, moduli di taglio e coefficienti di Poisson. Resistenza meccanica.
Micromeccanica della lamina unidirezionale. Regola delle miscele in serie e parallelo per la determinazione dei moduli. Stima della resistenza a trazione in direzione longitudinale e trasversale.
Fenomeni di cedimento
Tecnologia dei compositi. Impregnazione manuale, stratificazione di preimpregnati e cura in autoclave, stampaggio a compressione, pultrusione, avvolgimento, resin transfer moulding (RTM).
Materiali polimerici: Vantaggi e svantaggi delle materie plastiche. Definizione. Struttura. Classificazioni: termoplastici e termoindurenti, amorfi e semicristallini. Principali polimeri e polimeri speciali. Additivazione e compounding. Tecnologie di trasformazione dei polimeri termoplastici: estrusione, stampaggio a iniezione, termoformatura, rotomolding, soffiaggio. Design for manufacturing. Elementi di giunzione e assemblaggio.
Esercitazione: Progettazione di un prodotto utilizzando un materiale di quelli descritti nel corso

Metodi didattici

Lezioni in aula. Gli argomenti del Corso sono presentati nelle loro linee essenziali e con le loro relazioni con le attuali tendenze del Disegno Industriale. Alle parti teoriche del Corso fanno sempre seguito applicazioni a specifici casi di studio.

Modalità di verifica dell'apprendimento

In entrambi i Moduli la prova d’esame mira a verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi del corso. In particolare l’esame consiste in:
1. Compilazione di un questionario contenete domande a risposta multipla sugli argomenti del corso
2. Breve colloquio su argomenti essenziali del corso
3. Eventuale presentazione da parte dello studente di un elaborato progettuale preventivamente concordato con il docente
Il superamento della fase 1. è indispensabile per poter procedere alle fasi 2 e 3 della prova.
L’esame si intende superato se tutte e tre le fasi hanno avuto esito positivo

Testi di riferimento

Bibliografia essenziale:

- Appunti del corso e materiale didattico nella pagina web del corso

- Elaborati prodotti dagli studenti negli anni precedenti

- Materiali per il Design – Introduzione ai materiali e alle loro proprietà. A cura di B. Del Curto e C. Marano. Casa Editrice Ambrosiana. ISBN 978-88-08-18400-9

- Materiali compositi, I. Crivelli Visconti, Edizione Hoepli

STATICA applicata alle costruzioni, L. Boscotrecase & A. Di Tommaso, Patròn Ed.

- Introduzione alla Meccanica delle Strutture per il Design, Antonietta Campanella , ARACNE Ed., 2014, ISBN-13: 978-8854879331