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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2018/2019
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 086463 - LABORATORIO PROGETTUALE DI CALCOLO STRUTTURALE
Docente Miccoli Stefano
Cfu 7.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - PC (354) INGEGNERIA MECCANICA*AZZZZ086513 - MODELLAZIONE E CALCOLO ASSISTITO DI STRUTTURE MECCANICHE
086463 - LABORATORIO PROGETTUALE DI CALCOLO STRUTTURALE

Obiettivi dell'insegnamento

L’obiettivo del corso è rendere lo studente capace di svolgere autonomamente l’analisi a elementi finiti di una struttura assegnata e valutarne criticamente i risultati. Durante il corso vengono presentate le tecniche di modellazione fornendo concetti e nozioni necessari per la corretta impostazione di una analisi strutturale, limitandosi ad analisi elastiche e lineari. Si descrivono i principali elementi finiti indicandone criticamente i criteri di scelta e si analizzano le tecniche numeriche risolutive. La parte finale del corso è dedicata all’analisi dei risultati e alle tecniche di valutazione dei modelli sviluppati.

 


Risultati di apprendimento attesi

Il percorso formativo è articolato in modo che lo studente sia in grado di acquisire le seguenti capacità.

conoscere e comprendere 

  • le basi teoriche del metodo degli spostamenti formulato mediante l’algebra matriciale
  • le basi teoriche del metodo degli elementi finiti e la formulazione dei principali tipi di elementi
  • le principali idealizzazioni di modellazione, con particolare riferimento a
    • simmetrie geometriche, di materiale, di carico
    • modelli di meccanica del continuo, guscio, trave
    • definizione di vincoli e condizioni al contorno
  • le principali tecniche di analisi lineari: statica, estrazione di frequenze proprie e modi di vibrare

 

applicare le conoscenze teoriche

  • impostare in autonomia l’analisi con il metodo degli elementi finiti di una semplice struttura od organo di macchine

 

autonomia di giudizio

  • valutare criticamente i risultati ottenuti con riferimento agli errori ed approssimazioni intrinsechi alle tecniche di modellazione numerica ed alle assunzioni fatte in sede di modellazione

 

abilità comunicative

  • impostare correttamente una relazione di calcolo per una analisi ad elementi finiti.

Argomenti trattati

Richiami di meccanica del continuo: teoria dell’elasticità, definizione di problema piano di sforzo e di deformazione.

Teoria degli elementi finiti: matrice di rigidezza, impostazione del metodo, tipologie di analisi a elementi finiti, condizioni al contorno, elementi isoparametrici, integrazione ridotta e completa.

Descrizione degli elementi finiti:strutture monodimensionali (aste e travi), strutture bidimensionali, strutture tridimensionali a travi, piastre, gusci. Tipologie di elementi finiti (truss, beam, shell, piani, solidi, assialsimmetrici). Definizione di spostamento generalizzato e computo del numero di gradi di libertà.

Tecniche di modellazione e di discretizzazione della geometria: teorie di modellazione geometrica per curve, superfici e solidi. Tecniche (strutturate, estruse, non strutturate) e cenni agli algoritmi (octree, Delaunay, advancing front, medial axis, …) per la discretizzazione del dominio geometrico in elementi.

Analisi del procedimento risolutivo: strategie di modellazione con elementi finiti, scelta del tipo di elemento. Schematizzazione delle condizioni di carico e dei vincoli cinematici. Valutazione della distorsione degli elementi. Problematiche numeriche della soluzione di un problema di calcolo strutturale e riflessi sulla accuratezza della soluzione.

Applicazione degli elementi finiti alla soluzione di problemi strutturali: alberi, telai piani, strutture iperstatiche, strutture piane, strutture assialsimmetriche. Confronto con le soluzioni analitiche. Cenni a metodi di calcolo di frequenze proprie e modi di vibrare.

Analisi critica dei risultati numerici: analisi critica dei risultati delle soluzioni numeriche e validazione dei modelli, criteri di accettabilità. Analisi di convergenza dei risultati.

Laboratorio numerico: analisi strutturale ad elementi finiti di un componenti meccanici e strutture con ottimizzazione della schematizzazione, discussione e valutazione dei risultati mediante confronto con soluzioni analitiche e/o approssimate.

 


Prerequisiti

È fondamentale una buona conoscenza degli argomenti di meccanica del continuo e di meccanica strutturale acquisiti nei corsi precedenti. È desiderabile una buona dimestichezza con le tecniche di algebra lineare e algebra delle matrici.


Modalità di valutazione

Agli studenti, divisi in gruppi, sarà assegnata la traccia di un problema da risolvere con il metodo degli elementi finiti. Ciascun gruppo dovrà produrre una relazione scritta (verificando la capacità di redigere una relazione di calcolo) ed eseguire una breve presentazione del lavoro svolto (dimostando le capacità di esporre in modo sintetico i risultati ottentuti).

Alla presentazione del lavoro seguirà un esame orale, che verterà sulla discussione del lavoro svolto, e sugli argomenti teorici, per verificare se le conoscenze acquisite sono state correttamente applicate al problema assegnato.


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaRobert D. Cook, Finite Element Modeling for Stress Analysis, Editore: Wiley, Anno edizione: 1995, ISBN: 978-0471107743
Risorsa bibliografica facoltativaOlek Zienkiewicz Robert Taylor J.Z. Zhu, The Finite Element Method Set, Editore: Butterworth-Heinemann, Anno edizione: 2005, ISBN: 978-0-7506-6431-8 https://www.sciencedirect.com/science/book/9780750664318
Note:

Risorsa disponibile come e-book.


Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
35:00
52:30
Esercitazione
3:30
5:15
Laboratorio Informatico
24:30
36:45
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
7:00
10:30
Totale 70:00 105:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.1 / 1.6.1
Area Servizi ICT
27/01/2020