logo-polimi
Loading...
Risorse bibliografiche
Risorsa bibliografica obbligatoria
Risorsa bibliografica facoltativa
Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2018/2019
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 086463 - LABORATORIO PROGETTUALE DI CALCOLO STRUTTURALE
Docente Carboni Michele Ezio Ruggero Maria
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) - BV (353) INGEGNERIA MECCANICA*AZZZZ086463 - LABORATORIO PROGETTUALE DI CALCOLO STRUTTURALE

Obiettivi dell'insegnamento

Partendo dalle conoscenze acquisite, in corsi precedenti, riguardo al calcolo delle strutture, alla costruzione di macchine, ai materiali, alla rappresentazione tecnica e ai metodi numerici di risoluzione di problematiche meccaniche, l’obiettivo del corso è introdurre lo studente alla sintesi di tali argomenti per l'efficace progettazione (dimensionamento e verifica) e rappresentazione tecnica di alcune tipologie fondamentali di elementi delle macchine (assi ed alberi, cuscinetti, ingranaggi, cinghie di trasmissione, collegamenti filettati, molle, ecc.) e dei loro assiemi in sistemi meccanici funzionali.

Più in dettaglio, gli obiettivi che l'insegnamento si pone sono:

  • introdurre i metodi e gli strumenti, analitici e numerici, della progettazione strutturale meccanica
  • applicare i metodi e gli strumenti della progettazione meccanica al dimensionamento e alla verifica degli elementi di macchina trattati, con valutazione critica dei risultati
  • richiamare e utilizzare i metodi e gli strumenti della rappresentazione tecnica per la sintesi comunicativa degli elementi di macchina progettati (modellazione solida e messa in tavola di assiemi e particolari)
  • fornire i concetti di base per l’analisi numerica strutturale lineare-elastica ad elementi finiti di una struttura o un sistema meccanico assegnati, con valutazione critica dei risultati
  • presentare casi studio reali di assiemi meccanici, da comprendere, analizzare e progettare
  • progettare in modo completo un sistema meccanico reale, di media complessità, in cui sono utilizzati alcuni degli elementi di macchina trattati e gli approcci acquisiti nei punti precedenti

Risultati di apprendimento attesi

Conoscenza e comprensione

A seguito del superamento dell’esame, lo studente:

  • conosce le metodologie ed i principi, analitici e numerici, della progettazione strutturale meccanica
  • comprende e conosce le modalità di funzionamento degli elementi di macchina trattati e degli assiemi che li coinvolgono
  • apprende le tecniche di dimensionamento e verifica degli elementi di macchina affrontati
  • rivede e completa i metodi e gli strumenti della rappresentazione tecnica per la sintesi comunicativa (di assieme e dei particolari) degli elementi di macchina progettati 
  • apprende i fondamenti teorici e le tecniche operative dell'analisi numerica strutturale lineare-elastica effettuata mediante il metodo agli elementi finiti
  • comprende e conosce le difficoltà della progettazione completa di un sistema meccanico reale di media complessità

 

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

A seguito del superamento dell’esame, lo studente:

  • è in grado di effettuare calcoli strutturali di componenti e sistemi meccanici
  • partendo dal disegno tecnico, è in grado di comprendere e descrivere il funzionamento di un sistema meccanico dal punto di vista strutturale e funzionale
  • sa dimensionare e verificare gli elementi di macchina affrontati
  • sa impostare e risolvere l'analisi strutturale numerica lineare-elastica di un sistema meccanico mediante il metodo agli elementi finiti
  • è in grado di progettare in modo completo un sistema meccanico reale di media complessità

 

Autonomia di giudizio

A seguito del superamento dell’esame, lo studente:

  • è in grado di valutare criticamente i risultati del processo di progettazione strutturale di un sistema meccanico
  • è in grado di valutare criticamente i risultati dell'analisi strutturale numerica lineare-elastica di un sistema meccanico mediante il metodo agli elementi finiti

 

Abilità comunicative

A seguito del superamento dell’esame, lo studente:

  • è in grado di comunicare, mediante i metodi e gli strumenti della rappresentazione tecnica, i risultati del processo di progettazione strutturale di un sistema meccanico

Argomenti trattati

Organi delle Macchine

Assi ed alberi: progetto e dimensionamento, verifiche statiche (resistenza e deformazione) e a fatica, velocità critiche.

Collegamenti albero-mozzo: progetto e dimensionamento, accoppiamenti di forza e di forma.

Trasmissioni ad ingranaggi: progetto e dimensionamento (fattori sintetici di sollecitazione), verifica a usura e a flessione (ISO 6336), tolleranze, correzioni di profilo.

Trasmissioni a cinghia: progetto e dimensionamento, cinghia piatta, trapezoidale, scanalata.

Molle: progetto e dimensionamento, molle di flessione e di torsione, molle a elica cilindrica e a balestra.

Cuscinetti: a sfere, a rulli, lisci; calcolo ed impiego.

Unioni bullonate: progettazione, realizzazione, verifica statica e a fatica (Eurocodice 3).

 

Il Metodo agli Elementi Finiti (FEM)

Teoria degli elementi finiti: impostazione del metodo, matrice di rigidezza, tipologie di analisi a elementi finiti, condizioni al contorno. Tipologie di elementi finiti (aste, travi, piani, solidi). Definizione di spostamento generalizzato e computo del numero di gradi di libertà.

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. Confronto con le soluzioni analitiche. Analisi di convergenza dei risultati.

 

Laboratorio Informatico e di Progetto

Richiamo delle nozioni impartite in corsi precedenti per la sintesi di progetto e disegno di assiemi e particolari meccanici. Produzione assistita di disegni d’assieme e costruttivi. Analisi strutturale con metodi analitici e/o numerici ad elementi finiti di componenti meccanici e strutture con ottimizzazione della schematizzazione, discussione e valutazione dei risultati tramite tutor d’aula.


Prerequisiti

Le tematiche del corso necessitano della comprensione ed assimilazione di argomenti affrontati nei seguenti corsi propedeutici:

Costruzione di Macchine 1

Metallurgia e Materiali Non Metallici

Metodi Analitici e Numerici per l'Ingegneria

Metodi di Rappresentazione Tecnica

Teoria delle Strutture


Modalità di valutazione

La procedura di valutazione finale consta in:

 

Prova scritta

Una serie di esercizi (tipicamente tre da svolgere in un’ora e mezza) di progettazione (con un massimo ottenibile di 20 punti su 30) e disegno (con un massimo ottenibile di 10 punti su 30) basata sugli argomenti dell'insegnamento

La prova scritta è intesa a verificare sia le conoscenze e la capacità di comprensione, sia le capacità di applicare tali conoscenze e comprensione, sia l'autonomia di giudizio sui risultati ottenuti 

 

Prova orale

Domande scritte di teoria (tipicamente tre da svolgere in un’ora) consistenti in approfondimenti teorici e semplici esercizi, poi singolarmente e oralmente discusse coi Docenti

L'accesso alla prova orale è condizionato dall'ottenimento di un punteggio minimo di 15/30 alla prova scritta. L'incremento massimo del voto della prova scritta, ottenibile con la prova orale, è pari a 5 punti, mentre non è previsto un limite per l'eventuale decremento. La prova orale può essere sostenuta anche in un appello successivo a quello in cui è stata superata la prova scritta, ma rimanendo sempre all'interno della medesima sessione d'esame

Le domande teoriche scritte sono intese a verificare sia le conoscenze e la capacità di comprensione, sia l'abilità comunicativa scritta (chiarezza, completezza e sintesi). La parte orale successiva, che può anche richiedere allo studente l'elaborazione di collegamenti fra i vari argomenti del corso e con gli insegnamenti propedeutici, è intesa a verificare le capacità di applicare conoscenze e comprensione, l'autonomia di giudizio e l'abilità comunicativa orale  


Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriaDispense a cura del Docente (disponibili su Beep)
Risorsa bibliografica obbligatoriaNiemann, G., Winter, H., Höhn, B.R., Manuale degli organi delle macchine, Editore: Tecniche Nuove, Anno edizione: 2006, ISBN: 978-88-481-1649-7
Risorsa bibliografica obbligatoriaCook, R.D., Finite Element Modeling for Stress Analysis, Editore: John Wiley & Sons, Anno edizione: 1995, ISBN: 9780471107743

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
28:00
42:00
Esercitazione
7:00
10:30
Laboratorio Informatico
17:30
26:15
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
17:30
26:15
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
schedaincarico v. 1.6.5 / 1.6.5
Area Servizi ICT
20/10/2020