Obiettivi e contenuti del corso

Il corso si propone di fornire le nozioni e i concetti di base per impostare ed eseguire il dimensionamento e la verifica dei più elementari componenti e organi di macchine.

• Partendo da un breve richiamo sulle modalità di schematizzazione di una struttura e sullo studio delle azioni interne, viene analizzato il comportamento meccanico dei materiali utilizzati in campo ingegneristico.
• Vengono illustrate le principali prove eseguite su provini per caratterizzare il materiale e determinare le sollecitazioni limite statica e di fatica.
• Sono quindi descritti i coefficienti che tengono conto della presenza di intagli (coefficiente di sovrasollecitazione teorico, Kt, sperimentale, Ks, e di fatica, Kf).
• Lo stato di sforzo e di deformazione viene studiato per determinare le sollecitazioni e le direzioni principali.
• Sono illustrati i principali criteri di resistenza per materiali duttili e fragili.
• Infine sono indicati alcuni criteri per ottimizzare la scelta del materiale rispetto alle specifiche esigenze.

Descrizione degli argomenti trattati

Richiamo sullo studio delle azioni interne e stato di sollecitazione – Modalità di schematizzazione di una struttura

Sollecitazioni limite statiche: condizioni limite di resistenza a trazione e determinazione delle curve sforzi-deformazione per materiali duttili e fragili. Schemi ideali di comportamento dei materiali. Definizione della sollecitazione ammissibile e del coefficiente di sicurezza. Prova di flessione e cenni sul comportamento oltre il campo di proporzionalità. Definizione del coefficiente statico di collaborazione a flessione.

Effetto di intaglio: definizione del coefficiente di sovrasollecitazione teorico, K_t, e di quello sperimentale a rottura, K_s, per materiali fragili e duttili.

Tensore degli sforzi e circonferenze di Mohr: tensore degli sforzi e definizione delle sollecitazioni principali. Circonferenze di Mohr. Determinazione delle sollecitazioni principali a partire da stati di sforzo generici piani e viceversa. Determinazione dello stato di sforzo in sezioni di strutture.

Verifica di resistenza statica: verifica di resistenza per stati di sforzo semplici e definizione di sollecitazione limite e ammissibile. Definizione dei principali criteri di resistenza per materiali duttili e fragili. Verifica di resistenza per stati di sforzo composto.

Sollecitazioni limite a fatica: comportamento del materiale sottoposto a sollecitazioni cicliche. Aspetti fenomenologici. Diagramma di Whöler e definizione del limite di fatica. Effetto dell'intaglio, della dimensione e della finitura superficiale. Effetto della sollecitazioni media e diagramma di Haigh. Descrizione di esempi applicativi rilevanti.

Verifica di resistenza a fatica: Criterio di Gough e Pollard per sollecitazioni flesso-torsionali.

Scelta dei materiali: Criteri di ottimizzazione della scelta dei materiali, mappe di Ashby

Applicazioni: esempi di progetto e verifica di elementi struttural (protesi d'anca, recipienti in pressione, giunzioni, ingranaggi, alberi, etc..).

Machine Design
Brief description of the subjects

With the aim to give the basic information about the design and assessment of the most common structural components the principal topics are: static and fatigue mechanical characteristics and behaviour of materials; notch effect; state of stress; static and fatigue failure criteria for brittle and ductile materials; critical choice of materials; structural components: examples.

Esame finale scritto e colloquio orale facoltativo