- Docente: Luca Cristofolini
- Crediti formativi: 6
- SSD: ING-IND/14
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
- Campus: Bologna
- Corso: Laurea Magistrale in Ingegneria meccanica (cod. 0938)
Conoscenze e abilità da conseguire
Lo studente approfondisce le conoscenze dei metodi sperimentali di analisi delle sollecitazioni, della risposta dei materiali e dei metodi statistici di pianificazione degli esperimenti. 1) Acquisire familiarità con le principali tecniche di analisi sperimentale delle sollecitazioni, tra cui: Estensimetria elettrica Fotoelasticita' a trasmissione e riflessione Metodi interferometrici 2) Acquisire la capacità di pianificare, eseguire ed interpretare esperimenti nell'ambito della Meccanica Sperimentale.
Contenuti
PARTE I: L'ANALISI DELLE TENSIONI
Cap.1 CONTRIBUTO DELLA ANALISI SPERIMENTALE ALL'EVOLUZIONE DELLE STRUTTURE
Cap.2 ESTENSIMETRIA ELETTRICA
2.1 RICHIAMI DI ESTENSIMETRIA ELETTRICA
Materiali per estensimetri
Valori caratteristici della resistenza elettrica degli estensimetri
Il fattore dell'estensimetro e la sensibilità trasversale
Taratura dell'estensimetro
Errore dovuto alla sensibilità trasversale
Influenza di una variazione di temperatura
Estensimetri autocompensati
Rosette estensimetriche
I circuiti di misura
ll ponte di Wheatstone
Calibrazione del ponte
Alimentazione del ponte
Collegamenti
2.2 ESEMPI DI APPLICAZIONI ALLA MECCANICA DELLE STRUTTURE
Cap.3: I RIVESTIMENTI FRAGILI
3.1 RICHIAMI DEL METODO
Introduzione
Tensioni nel rivestimento
Relazione tra le tensioni nel caso di comportamento elastico
Fessurazioni prodotte da carichi rilassati
Le curve isoentatiche
Modifica della sensibilità mediante le tensioni residue
I rivestimenti fragili reperibili sul mercato
Lo scorrimento viscoso
3.2 ESEMPI DI APPLICAZIONI ALLA MECCANICA DELLE STRUTTURE
Cap. 4: FOTOELASTICITA'
4.1 RICHIAMI DEL METODO
Introduzione
Luce polarizzata
Intensità della radiazione luminosa
Polarizzatore piano
Doppia rifrazione o birifrangenza
Trattamento della luce in un sistema ottico
Trattamento della luce con polarizzatore più lamina birifrangente
Teoria della fotoelasticità
Disposizione degli elementi ottici in un polariscopio
Modello caricato in un polariscopio piano ad assi incrociati
Modello caricato in un polariscopio piano ad assi paralleli
Modello caricato in un polariscopio circolare ad assi incrociati
Modello caricato in un polariscopio circolare ad assi paralleli
Determinazione delle isocromatiche
Il compensatore di Babinet-Soleil
Compensazione mediante lamine a quarto d'onda
Metodo di moltiplicazione delle frange
Determinazione delle curve isocline
Punti isotropi e punti singolari
La costruzione delle curve isostatiche
La separazione delle tensioni principali
Metodi sperimentali
Materiali per modelli fotoelastici
Effetti di bordo
Capacità di congelare tensioni
Taratura del modello fotoelastico
Fotoelasticità tridimensionale
La preparazione della forma
La scelta dei carichi
La determinazione dei parametri della tensione
Stati di tensione alla superficie del modello
La determinazione dello stato di tensione in punti interni
Misura del fattore dell'intensità degli sforzi con il metodo fotoelastico
Fotoelasticità a riflessione
Il polariscopio a riflessione
Misura delle deformazioni principali delle deformazioni
La misura delle deformazioni nella struttura
Conclusioni
4.2 ESEMPI DI APPLICAZIONI ALLA MECCANICA DELLE STRUTTURE
Le discontinuità geometriche
Stato di tensione in prossimità dell'apice di difetti
Stato di tensione in una cremagliera e in una cinghia dentata
Stato di tensione nei recipienti a pressione
Stato di tensione nelle teste delle espansioni polari negli alternatori
Stato di tensione in un anello caricato in tre punti
Stato di tensione dovuto all'urto
Applicazione della fotoelasticità a riflessione in biomeccanica
Stato di tensione nel contatto Hertziano
Cap. 5. INTERFEROMETRIA OLOGRAFICA
5.1 RICHIAMI DEL METODO
Introduzione
5.2 ESEMPI DI APPLICAZIONI ALLA MECCANICA DELLE STRUTTURE
Misura di spostamenti in fessure circolari interagenti
Misura di meati nell'accoppiamento biella manovella
PARTE II: LA MECCANICA DEI MATERIALI
Cap. 6: EFFETTO DELLE SOLLECITAZIONI SUL COMPORTAMENTO DEL MATERIALE NEL CASO STATICO
6.1 RICHIAMI DEI PRINCIPALI MECCANISMI FISICI
Introduzione
Il legame tra le tensioni e le deformazioni
Fenomenologia delle superfici nel caso di frattura mista
Cenni di teoria fisica della tensione di rottura
Comportamento a frattura
6.2 APPLICAZIONI ALLA MECCANICA DELLE STRUTTURE
Richiami sui fattori di concentrazione delle tensioni
Tensione imposta e deformazione imposta
La formula approssimata dovuta a Neuber
Il fattore di effetto di intaglio
Causa della riduzione del fattore di effetto di intaglio rispetto al fattore di concentrazione delle tensioni
Coefficiente di supporto e sensibilità all'intaglio
Il valore medio delle tensioni e delle deformazioni
Influenza del valore medio delle tensioni sulla fatica uni assiale
Aspetti microscopici
Propagazione della cricca di fatica
Aspetti macroscopici delle superfici di frattura
Cap. 7: EFFETTO DELLE SOLLECITAZIONI SUL COMPORTAMENTO DEL MATERIALE NEL CASO DI TENSIONI LOCALI VARIABILI
(Fenomenologia della fatica ad alto numero di cicli)
7.1 RICHIAMI DEI PRINCIPALI MECCANISMI FISICI
Introduzione
Influenza delle tensioni
Schema della macchina di prova a flessione rotante
La prova a flessione alterna in un piano assegnato
La prova a trazione/compressione
La curva di Wöhler
La curva in coordinate semilogaritmiche e doppio logaritmiche
7.2 APPLICAZIONI ALLA MECCANICA DELLE STRUTTURE
Cap.8: EFFETTO DELLE SOLLECITAZIONI SUL COMPORTAMENTO DEL MATERIALE NEL CASO DI DEFORMAZIONI LOCALI VARIABILI
(Fenomenologia della fatica oligociclica)
8.1 RICHIAMI DEI PRINCIPALI MECCANISMI FISICI
Introduzione
Legame tra le tensioni e le deformazioni
Prova ripetuta a tensione imposta e a deformazione imposta
Simulazione del comportamento ciclico del materiale in campo elasto-plastico
Simulazione dei fattori di concentrazione
Simulazione del comportamento a fatica del materiale
La fatica per carichi di ampiezza variabile
8.2 APPLICAZIONI ALLA MECCANICA DELLE STRUTTURE
Cap. 9: ASPETTI SPERIMENTALI DELLA MECCANICA DELLA FRATTURA (Fenomenologia della frattura lineare elastica)
9.1 RICHIAMI DEI PRINCIPALI MECCANISMI FISICI
Introduzione
La Meccanica della frattura lineare elastica
Modi di frattura
Stato piano di tensione e stato piano di deformazione
Il fattore di intensità degli sforzi
L'effetto di limitate plasticizzazioni all'apice del difetto
La rottura fragile
Influenza della temperatura
La propagazione stabile del difetto
Valori sperimentali della tenacità a frattura
9.2 ESEMPI DI APPLICAZIONI ALLA MECCANICA DELLE STRUTTURE
Metodi didattici
- Gli studenti sono divisi in gruppi di lavoro che devono seguire le esercitazioni organizzate presso il Laboratorio del Dipartimento in Via Terracini, 24
- Ogni settimana gli studenti devono attivamente partecipare ad un esperimento che viene ripetuto quattro volte per consentire una fruizione corretta da parte di ogni studente.
- La conduzione dell'esperimento è obbligatoria per ogni studente che deve preparare un elaborato che raccoglie i punti salienti e i risultati di ciascun esperimento.
Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento
L'esame consta di uno scritto seguito da orale:
• Prova scritta:
– Esercizi teorico/pratici
– Si possono usare libri, dispense e appunti, oltre alla calcolatrice.
– Se lo studente sostiene nuovamente lo scritto, si tiene conto dell'ultimo voto conseguito, che sovrascrive i precedenti, siano essi migliori o peggiori.
• Per sostenere l'orale e' necessario superare lo scritto:
– Voto scritto ≥ 18/30: sufficienza piena, orale rapido;
– Voto scritto ≥ 15/30: ammissione con riserva, orale approfondito.
• Prova orale con:
– Domande di teoria (su tutto il programma svolto)
– Discussione relazioni sulle esercitazioni di laboratorio (ciascuno studente deve presentare una stampa cartacea al momento dell'orale).
– E ' necessario sostenere l'orale entro 12 mesi da superamento scritto. Oltre tale termine potra' venire richiesto di sostenere nuovamente lo scritto.
– In caso di grave insufficienza all'orale, lo studente dovra' sostenere nuovamente anche la prova scritta.
– In caso di insufficienza, lo studente non potra' ri-sostenere l'orale prima di 30 giorni.
• Voto finale:
- Tiene conto di scritto (punteggio di partenza), e di orale ( max +/- 3 voti da punteggio scritto).
Orario di ricevimento
Consulta il sito web di Luca Cristofolini