Codice identificativo insegnamento: 083442
Programma sintetico: Nella prima parte del corso vengono introdotti i concetti
fondamentali della schematizzazione degli organi meccanici (assi,
alberi, ingranaggi, cuscinetti, telai, giunti, molle, ecc.) per lo
studio dell'equilibrio e del calcolo delle reazioni vincolari,
delle azioni interne, degli sforzi e delle deformazioni, in base al
legame elastico lineare, nonche' della deformabilita' delle
strutture. Verranno trattati i sistemi isostatici e semplici sistemi
iperstatici, con particolare attenzione all'analisi cinematica dei
sistemi. Successivamente il corso ha come obiettivo l'impostazione
del dimensionamento e verifica dei piu' elementari componenti e
organi delle macchine. A questo scopo e' illustrato il
comportamento meccanico dei materiali utilizzati in campo ingegneristico
sollecitati staticamente e a fatica, sono quindi evidenziati i
coefficienti che tengono conto della presenza di intagli (coefficiente
di sovrasollecitazione teorico, Kt, sperimentale, Ks, e di fatica, Kf)
nei componenti reali. Lo stato di sforzo e di deformazione nel piano
e' studiato per determinare le sollecitazioni e le direzioni
principali o in una prefissata direzione. Infine sono illustrati i
principali criteri di resistenza statici e a fatica per materiali
duttili e fragili.
Descrizione funzionale dei più comuni
elementi di macchine: Descrizione dei più comuni elementi di macchine e
sistemi meccanici (ruote, assi, alberi, ingranaggi, cuscinetti, telai,
molle, etc),con riferimento alle funzioni da loro sostenute ed alle
aspettative di esercizio.
Analisi cinematica:richiami di calcolo
vettoriale, gradi di libertà e di vincolo, classificazione dei sistemi
(ipostatici, isostatici, iperstatici); schematizzazione delle situazioni
reali con particolare riferimento ad assi, alberi e cuscinetti;
cinematica delle strutture, valutazione della labilità.
Statica:Forze
e sistemi di forze, momenti, reazioni vincolari, condizioni di
equilibrio (aspetti concettuali ed applicativi con riferimento agli
elementi delle macchine); applicazioni relative ad alberi, assi,
supporti.
Azioni interne:Diagrammi delle azioni interne (azione
assiale, taglio, flessione, torsione) in strutture isostatiche a
geometria piana, con carichi applicati anche fuori piano.
Sforzi e
deformazioni, legame elastico lineare: Geometria delle aree; i casi di
De Saint Venant: azione assiale, flessione retta, taglio, torsione in
componenti a sezione circolare.
Calcoli di deformabilità degli
elementi di macchine: Metodo della linea elastica, con introduzione al
calcolo delle reazioni iperstatiche; applicazione a elementi di macchine
e strutture.
Analisi dello stato di sforzo piano:Definizione delle
sollecitazioni principali. Cerchi di Mohr. Determinazione delle
sollecitazioni principali a partire da stati di sforzo generici piani e
viceversa. Determinazione dello stato di sforzo in sezioni di elementi
di macchine caricati anche fuori dal proprio piano.
Sollecitazioni
limite:curve sforzo-deformazione per materiali duttili e fragili e
determinazione delle condizioni limite di resistenza a trazione.
Definizione della sollecitazione ammissibile e del coefficiente di
sicurezza.
Effetto di intaglio:definizione del coefficiente di
sovrasollecitazione teorico, Kt, e di quello sperimentale, Ks, per
materiali fragili e duttili e del coefficiente di intaglio a fatica,
Kf.
Verifica di resistenza statica:verifica di resistenza per stati
di sforzo semplici e multiassiali. I principali criteri di resistenza
statica per materiali duttili e fragili.
Verifica di resistenza a
fatica: aspetti fenomenologici, aspetti storico-sociali rilevanti.
Comportamento del materiale sottoposto a sollecitazioni cicliche,
diagramma di Whöler e definizione del limite di fatica. La fatica nei
componenti e in stati di sollecitazioni generici: il diagramma di Haigh.
Fatica in stato di sollecitazione multiassiale: il criterio di Gough e
Pollard per sollecitazioni flesso-torsionali.
Applicazioni:esempi
di progetto e verifica di elementi di macchine e applicazione alla
progettazione di un albero su supporti semplici.
Per altri esercizi e temi d'esame fare riferimento ai corsi paralleli di ingegneria energetica: meccanica dei solidi e di ingegneria aerospaziale: fondamenti di meccanica strutturale.