Dipartimento di Architettura e Territorio - Didattica

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MECCANICA DEI MATERIALI

Corso

Ingegneria Civile

Curriculum

IDRAULICA

Orientamento

Anno Accademico

2015/2016

Crediti

Settore Scientifico Disciplinare

ICAR/08

Anno

Primo anno

Unità temporale

Secondo semestre

Ore aula

Attività formativa

Attività formative a scelta dello studente (art.10, comma 5, lettera a)

Canale unico

Docente

MICHELE BUONSANTI

Obiettivi

Il corso si propone di fornire gli aspetti teorici e metodologici con il fine di trasferire informazioni basilari per la formazione delle capacità atte a svolgere analisi per stati di sforzo e deformazione nei solidi elastici, particolarizzando gli opportuni approfondimenti ai sistemi strutturali mono, bi e tridimensionali.
Elementi di statica dei sistemi monodimensionali e bidimensionali. Analisi FEM di strutture monodimensionali in regime di elasticità lineare. Comportamento dei materiali e verifiche di resistenza in campo elastico lineare, elastico non lineare, viscoelastico e plastico. Fondamenti di meccanica della frattura.

Programma

Teoria costitutiva: (crediti 0.5)
Richiami di meccanica dei corpi continui. Introduzione alla meccanica dei materiali. Principi di determinismo, azione locale, indifferenza materiale. Materiali di tipo semplice. Forme ridotte dell'equazione costitutiva. Simmetrie materiali. Materiali di tipo differenziale. Materiali con rango elastico. Materiali con memoria. Caratterizzazione del tensore elastico e sue proprietà di simmetria.

Teoria Elastica non Lineare. (crediti 1)
Meccanica delle deformazioni finite. Bilancio ed equazioni del moto. Tensori di Piola-Kirchoff. Vincoli interni. Materiale di Blatz-Ko: equazione costitutiva, aspetti sperimentali e forma ridotta. Materiali incompressibili: funzione di Rivlin-Saunders, modello neo-Hookean, modello di Mooney-Rivlin.

Plasticità (crediti 1)
Fondamenti fisici, condizioni e criteri di plasticità. Relazioni elasto-plastiche. Problema dell’equilibrio elasto-plastico. Collasso plastico e teoremi dell’analisi limite. Sollecitazioni in campo plastico. Soluzione di problemi elasto-plastici mono e bidimensionali. Teoria delle dislocazioni. Plasticità in materiali cristallini. Microstrutture. Aspetti sperimentali e applicativi.

Materiali Compositi (crediti 1.5)
Materiali per fibre e matrici. Caratteristiche meccaniche. Interfaccia fibra-matrice Micro e macro-meccanica. Fenomeni di danneggiamento. Criteri di rottura. Analisi dei laminati. Progettazione dei laminati compositi. Carico critico e azioni dinamiche. Impatti e fenomeni aggressivi chimico-meccanico. Sistemi e tipologie strutturali. Analisi per elementi finiti. Prove non distruttive e controllo dell’integrità strutturale.

Materiali a memoria di forma (crediti 1.0)
Problemi al bordo e non unicità. Materiali elastici ed energie poli-convesse. Il modello di Ericksen: configurazioni equilibrate monofase e bifase, minimi locali e minimi globali, energie interfacciali. Energie poli-convesse e caratterizzazione della risposta dei materiali. Configurazioni bifase bi-tridimensionali. Il modello di Ball & James. Coesistenza di fasi. Soluzione in termini di microstrutture.

Meccanica della frattura e danneggiamento. (crediti 1.0)
Concentrazione di tensioni. Problema di Clebsch. Modello di Griffith. Problema di Irwin. Propagazione dei difetti. Il fattore di intensificazione degli sforzi. Stato di sforzo all'apice del difetto. Il modello della frattura coesiva di Barenblatt. Energie di interfaccia. Il modello di Del Piero & Truskinovsky. Frattura come transizione di fase. Modelli di danneggiamento. Fenomeni di fatica e collasso ciclico per fatica. Applicazioni e modellazione FEM.

Testi docente

1- Ashby M.F., Materials Selection in Mechanical Design, Butterworth-Heinemann, 1999
2- Borruto A., Meccanica della Frattura, Hoepli, 2002
3- Blitz J., Electrical and Magnetic NDT, Chapman & Hall, 1991
4- Cesari F., Meccanica delle Strutture: plasticità-meccanica della frattura-fatica, McGraw Hill,2012
5- Cesari F., Caligiana G., Materiali Compositi, Pitagora Editrice, 2002
6- Davoli P. et altri, Comportamento meccanico dei materiali, McGraw Hill, 2005
7- Dowling N.E., Mechanical Behaviour of Materials, Prentice Hall, 1999
8- Hyer M.W., Stress Analysis of Fiber-Reinforced Composite Materials, McGraw Hill, 1998
9- Kachanov L.M., Fundamentals of the Theory of Plasticity, MIR Pb., Moscow, 1974
10- Kachanov L.M., Introduction to Continuum Damage Mechanics, Kluwer Academic, 1990
11- Li S., Wang G., Introduction to Micromechanics and Nano-mechanics, World Scientific, Singapore, 2008
12- Nadai A., Theory of Flow and Fracture of Solids, McGraw-Hill, N.Y.,1950
13- Ochoa O., Reddy, J.N., Finite Element Analysis of Composite Laminates, Kluwer, 1992
14- Roylance D., Mechanics of Materials, Wiley, N.Y., 1996
15- Russo S., Strutture in composito, Hoepli, Milano, 2007
16- Sadd M.H., Elasticity, Elsevier, 2005
17- Staab G.H., Laminar Composites, Butterworth-Heinemann, 1999
18- Toniolo G., Malerba P., Metodi di Discretizzazione dell’Analisi Strutturale, Masson, 1981
19- Vergani L., Meccanica dei Materiali, McGraw-Hill, 2001
20- Villaggio P., Mathematical Models for Elastic Structures, Cambridge press, 1997
26- Raccolta delle lezioni

Erogazione tradizionale

Sì

Erogazione a distanza

Frequenza obbligatoria

Valutazione prova scritta

Valutazione prova orale

Sì

Valutazione test attitudinale

Valutazione progetto

Valutazione tirocinio

Valutazione in itinere

Prova pratica