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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2018/2019
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 051141 - METODI SPERIMENTALI PER LA DIAGNOSTICA STRUTTURALE
Docente Carboni Michele Ezio Ruggero Maria
Cfu 6.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - BV (483) MECHANICAL ENGINEERING - INGEGNERIA MECCANICA*AZZZZ051141 - METODI SPERIMENTALI PER LA DIAGNOSTICA STRUTTURALE

Obiettivi dell'insegnamento

Nell'ottica di arricchire la preparazione dello studente con le tematiche sperimentali legate alla Diagnostica Strutturale e alla valutazione dell'Integrità Strutturale di componenti e strutture, l’obiettivo del Corso è fornire le basi teoriche e le necessarie esperienze pratiche riguardo all’applicazione dei metodi e degli strumenti della Meccanica Sperimentale, con particolare attenzione alla Analisi Sperimentale delle Tensioni, ai Controlli Non Distruttivi e al Monitoraggio Strutturale. Lo studente apprenderà, inoltre, come orientarsi tra i differenti approcci, di cui potrà avvalersi, nella propria attività lavorativa, sia durante i processi di progettazione di componenti e strutture, sia per la verifica del loro stato di sollecitazione e della loro integrità strutturale durante le fasi di produzione e di servizio (manutenzione).

 

Allo scopo, sono previste numerose esperienze sperimentali, tenute in laboratorio per due ore ogni settimana del Corso, in modo da permettere allo studente di applicare, in prima persona, i metodi e gli strumenti trattati a lezione e comprenderne in dettaglio le potenzialità, le sottigliezze e le difficoltà applicative.

 

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

  • introdurre i metodi e gli strumenti della Analisi Sperimentale delle Tensioni utilizzati in meccanica, allo scopo di valutare gli stati di reale sollecitazione di componenti e sistemi meccanici in servizio
  • introdurre i metodi e gli strumenti dei Controlli Non Distruttivi utilizzati nel campo industriale, allo scopo di valutare l'integrità strutturale di componenti e sistemi meccanici
  • introdurre i metodi e gli strumenti del Monitoraggio Strutturale utilizzati in meccanica e nel settore civile, allo scopo di valutare in tempo reale le condizioni di salute di componenti meccanici, sistemi meccanici e strutture civili durante il servizio
  • applicare sperimentalmente i metodi e gli strumenti introdotti a lezione a componenti e sistemi meccanici reali, con valutazione critica dei risultati
  • fornire gli elementi essenziali e i principi generali sulla progettazione dell'esperimento, sulla gestione e taratura della strumentazione, sull'analisi dei segnali e sulle tecniche di acquisizione analogica e digitale

Risultati di apprendimento attesi

Conoscenza e comprensione

A seguito del superamento dell'esame, lo studente:

  • conosce i metodi e gli strumenti della Analisi Sperimentale delle Tensioni utilizzati in meccanica, allo scopo di valutare gli stati di reale sollecitazione di componenti e sistemi meccanici in servizio
  • conosce i metodi e gli strumenti dei Controlli Non Distruttivi utilizzati nel campo industriale, allo scopo di valutare l'integrità strutturale di componenti e sistemi meccanici
  • conosce i metodi e gli strumenti del Monitoraggio Strutturale utilizzati in meccanica e nel settore civile, allo scopo di valutare in tempo reale le condizioni di salute di componenti meccanici, sistemi meccanici e strutture civili durante il servizio
  • apprende gli elementi essenziali e i principi generali sulla progettazione dell'esperimento, sulla gestione e taratura della strumentazione, sull'analisi dei segnali e sulle tecniche di acquisizione analogica e digitale

 

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

A seguito del superamento dell'esame, lo studente:

  • è in grado di applicare sperimentalmente i metodi e gli strumenti della Analisi Sperimentale delle Tensioni utilizzati in meccanica, allo scopo di valutare gli stati di reale sollecitazione di componenti e sistemi meccanici in servizio
  • è in grado di applicare sperimentalmente i metodi e gli strumenti dei Controlli Non Distruttivi utilizzati nel campo industriale, allo scopo di valutare l'integrità strutturale di componenti e sistemi meccanici
  • è in grado di applicare sperimentalmente i metodi e gli strumenti del Monitoraggio Strutturale utilizzati in meccanica e nel settore civile, allo scopo di valutare in tempo reale le condizioni di salute di componenti meccanici, sistemi meccanici e strutture civili durante il servizio
  • è in grado di eseguire esperimenti di qualità secondo gli elementi essenziali e i principi generali della progettazione dell'esperimento, di gestire in modo appropriato la strumentazione, di analizzare in modo efficace i segnali acquisiti e di utilizzare approcci sia analogici, sia digitali di acquisizione dati

 

Autonomia di giudizio

A seguito del superamento dell'esame, lo studente:

  • è in grado di valutare criticamente e di verificare i risultati degli esperimenti che ha condotto
  • è in grado di valutare criticamente e di verificare i risultati degli esperimenti che sono stati condotti da altri

 

Capacità di apprendimento

A seguito del superamento dell’esame, lo studente:

  • ha condotto in prima persona diverse esperienze di laboratorio risolvendo in autonomia le problematiche di applicazione pratica che si sono presentate 

Argomenti trattati

Tematiche di base comuni alle diverse metodologie sperimentali affrontate

La progettazione dell’esperimento, la taratura del metodo sperimentale e della sua sensibilità, il “problema inverso”, il trattamento dei segnali, l’acquisizione analogica e quella digitale.

 

Analisi Sperimentale delle Tensioni (AST)

Tematiche specifiche: teoria e applicazione dell'elasticità piana e 3D per la caratterizzazione sperimentale di sforzi, deformazioni e spostamenti, caratterizzazione sperimentale dell'effetto di intaglio, caratterizzazione sperimentale delle tensioni residue.

Metodi: vernici fragili, estensimetria elettrica, estensimetria ottica (fibre ottiche), diffrattometria a raggi X, fotoelasticità, correlazione di immagini digitali (DIC).

 

Controlli Non Distruttivi (CND)

Tematiche specifiche: scopo e principio generale di applicazione dei CND industriali, le tipologie tipiche dei difetti, in componenti e strutture meccaniche, dovuti alle operazioni metallurgiche, tecnologiche e al servizio, le normative sui CND, la qualifica e la certificazione del personale addetto, i CND come parte integrante del processo di progettazione meccanica, di produzione e di manutenzione in servizio (metodologia “Damage Tolerance”), l’affidabilità dei CND (curve "Probability of Detection", "Model-Assisted Probability of Detection" e "Multi-Parameter Probability of Detection").

Metodi: ispezione visiva, liquidi penetranti, particelle magnetiche, correnti indotte, radiografia e tomografia computerizzata, ultrasuoni ed ecografie.

 

Monitoraggio strutturale (SHM)

Tematiche specifiche: vantaggi e svantaggi di un sistema SHM rispetto ai CND, materiali e strutture "intelligenti" per il monitoraggio strutturale, diagnostica e prognostica in tempo reale o on demand (BIG DATA), tipologie di sistemi SHM (attivi o passivi, applicati o integrati/embedded), sensoristica e tecniche SHM, ottimizzazione del monitoraggio e del set-up sperimentale, affidabilità nel tempo.

Metodi: onde ultrasonore guidate, emissione acustica, estensimetria elettrica ed ottica, analisi vibrazionale.


Prerequisiti

Sono necessarie conoscenze nell'ambito della costruzione di macchine, delle misure meccaniche, della metallurgia, dei materiali non metallici e della tecnologia meccanica


Modalità di valutazione

La procedura di valutazione finale consta in una discussione orale effettutata prendendo a riferimento, e quindi in loco, un'attività sperimentale reale tra quelle, al momento della prova finale, in esecuzione nei laboratori del Dipartimento di Meccanica. Lo studente deve descrivere e motivare come sceglierebbe e imposterebbe un set-up sperimentale efficace in ottica AST, CND e/o SHM e come interpreterebbe i risultati ottenuti.

 

La prova finale è intesa a verificare la conoscenza e comprensione degli argomenti dell'insegnamento, le capacità di applicare tali conoscenze e comprensione a casi reali, l'autonomia di giudizio nel scegliere i metodi corretti e più efficaci per il dato caso applicativo e nel valutare criticamente i risultati e l'abilità comunicativa nel difendere e motivare le scelte prese 


Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriaDispense a cura del Docente (disponibili su Beep)
Risorsa bibliografica obbligatoriaJ.W. Dally, W.F. Riley, Experimental Stress Analysis, Editore: McGraw Hill, Anno edizione: 2005
Risorsa bibliografica obbligatoriaAA. VV., Le Prove non Distruttive presentate dall'AIM, Editore: AIM, Anno edizione: 2013
Risorsa bibliografica obbligatoriaD. Balageas, C.P. Fritzen, A. Guemes, Structural Health Monitoring, Editore: ISTE Ltd, Anno edizione: 2006

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
30:00
45:00
Esercitazione
6:00
9:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
24:00
36:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 60:00 90:00

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