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PORTALE DELLA DIDATTICA

Costruzione di apparecchiature per l'industria chimica

01OCNMW

A.A. 2021/22

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Chimica E Dei Processi Sostenibili - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 39
Esercitazioni in aula 21
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Goglio Luca Professore Ordinario ING-IND/14 39 0 0 0 13
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/14 6 C - Affini o integrative A11
2021/22
Scopo dell'insegnamento è di fornire all'ingegnere chimico, benché questi non sia uno specialista del calcolo strutturale, gli elementi per comprendere le problematiche di questo settore e interagire con i progettisti delle apparecchiature. Considerando i principali meccanismi di cedimento dei materiali - sovraccarico statico, scorrimento viscoso, propagazione di cricca, fatica - viene presentato il calcolo di resistenza dei componenti meccanici fondamentali, dei collegamenti (saldati e bullonati) e, con maggiore approfondimento, dei recipienti soggetti a pressione.
The course aims at endowing the chemical engineer, although she/he is not a specialists in structural analysis, with the basic knowledge needed to understand the relevant problems and cooperate with the structural designers. By accounting for the main failure mechanisms - static overload, creep, fracture propagation, fatigue - the calculation methods are presented, with reference to elementary mechanical components, joints (welded and threaded) and, with deeper insight, pressure vessels.
Conoscenze Meccanica dei continui solidi: proprietà dello stato di tensione e deformazione, elasticità. Cedimento dei materiali sotto sollecitazione monotona (comportamento fragile o duttile, scorrimento viscoso) o ciclica (fatica). Principi fondamentali di meccanica della frattura: cricca, stati di tensione presso l’apice, propagazione. Comportamento dei collegamenti filettati: caratteristiche, risposta al carico. Comportamento dei collegamenti saldati: tipi di saldature, cedimento. Comportamento dei recipiente a guscio a parete sottile soggetto a pressione interna o esterna. Comportamento dei recipiente cilindrico spesso soggetto a pressione interna o esterna e campo di temperatura. Abilità Comprendere ed eseguire verifiche statiche di componenti strutturali semplici. Comprendere ed eseguire verifiche a fatica di componenti strutturali semplici. Verificare un collegamento filettato o saldato. Progettare/verificare rispetto alla resistenza strutturale un recipiente a parete sottile o spessa.
Knowledge Continuum mechanics of solids: stress and strain analysis, elasticity. Failure of materials under monotonic (brittle or ductile behaviour, creep) or cyclic loading (fatigue). Fundamentals of fracture mechanics: cracks, stress distribution ahead of the tip, propagation. Behaviour of threaded joints: characteristics, response to loading. Behaviour of welded joints: types of welds, defects and inspection, failure. Behaviour of thin walled vessels subjected to inner or outer pressure. Behaviour of the thick walled, cylindrical vessels subjected to inner or outer pressure and temperature distribution. Skills Understanding and performing static calculations of simple structural components. Understanding and performing fatigue calculations of simple structural components. Calculating a threaded or welded joint. Designing/calculating for structural strength a thin- or thick-walled pressure vessel.
Principi fondamentali della statica (equilibrio, diagramma di corpo libero), della cinematica (moto dei corpi rigidi) e degli stati fondamentali di sollecitazione (trazione, flessione, torsione).
The required background includes fundamentals of statics (equilibrium, free body diagram), kinematics (rigid body motion) and loading modes (tension, bending, torsion).
1 Richiami e integrazioni delle conoscenze sullo stato di tensione e deformazione (7,5 ore). Lezioni: proprietà dei tensori di tensione e deformazione, cerchi di Mohr, equilibrio indefinito, compatibilità, elasticità. Esercitazioni: calcoli su tensioni e deformazioni. 2. Cedimento sotto carico costante (6 ore). Lezioni: tensioni ideali per materiali fragili e duttili, scorrimento viscoso ad alta temperatura, propagazione instabile della cricca, coefficienti di sicurezza. Esercitazioni: calcoli di resistenza statica. 3. Cedimento sotto carico ciclico (7,5 ore). Lezioni: nucleazione e propagazione della cricca, diagrammi di fatica (Wöhler, Haigh), fattori influenzanti la resistenza, danno cumulativo, cenni su fatica multiassiale e oligociclica. Esercitazioni: calcoli di resistenza a fatica. 4. Collegamenti filettati (6 ore). Lezioni: geometria, materiali, ripartizione dello sforzo tra le spire, sollecitazioni al serraggio, comportamento sotto carico statico e a fatica, guarnizioni. Esercitazioni: calcoli su collegamenti filettati. 5. Collegamenti saldati (4,5 ore). Lezioni: tipi di giunti, procedimenti di saldatura e difetti, stato tensionale nei giunti di testa e a cordone d'angolo, comportamento a fatica. Esercitazioni: calcoli sulla resistenza a fatica di giunti saldati. 6. Recipienti sottili (13,5 ore). Lezioni: comportamento membranale dei gusci assialsimmetrici, cenni sull'instabilità dei cilindri soggetti a pressione esterna e sui fondi piani, effetto di bordo. Esercitazioni: calcoli sulla resistenza di recipienti a parete sottile. 7. Regolamentazione dei recipienti (4,5 ore). Lezioni: quadro normativo italiano, direttiva europea PED sulle attrezzature a pressione, norma armonizzata EN 13445. Esercitazioni: progetto strutturale di uno scambiatore di calore a fascio tubiero. 8. Recipienti spessi (10,5 ore). Lezioni: teoria dei cilindri spessi, sollecitazioni dovute a pressione e temperatura, soluzioni costruttive per alte pressioni (forzamento, autofrettaggio). Esercitazioni: calcoli sulla resistenza di cilindri a parete spessa.
1. Refreshment and advancement on stress and strain (9 hours). Lectures: properties of stress and strain tensors, Mohr’s circles, infinitesimal equilibrium, compatibility, elasticity. Classroom exercises: calculations on stresses and strains. 2. Failure under constant loading (6 hours). Lectures: ideal stresses for brittle and ductile materials, creep, unstable crack propagation, safety factors. Classroom exercises: static strength calculations. 3. Failure under cyclic loading (8 hours). Lectures: crack nucleation and propagation, fatigue diagrams (Wöhler, Haigh), influencing factors, cumulative damage, elementary concepts of multi-axial and low-cycle fatigue. Classroom exercises: fatigue strength calculations. 4. Threaded joints (6 hours). Lectures: geometry, materials, load distribution in the thread, stresses during tightening, response to static and fatigue loading, gaskets. Classroom exercises: calculations on threaded joints. 5. Welded joints (5 hours). Lectures: types of joints, welding processes and defects, stress distribution in butt and fillet joints, fatigue behaviour. Classroom exercises: calculations on the fatigue strength of welded joints. 6. Thin-walled pressure vessels (14 hours). Lectures: membrane behaviour of axisymmetrical shells, instability of cylinders under external pressure, flat ends, discontinuity stresses. Classroom exercises: calculations for the strength of thin walled vessels. 7. Thick-walled pressure vessels (8 hours). Lectures: theory of thick cylinders, stresses due to pressure and temperature, solutions for high pressure (forced fitting, autofrettage). Classroom exercises: calculations on thick cylinders. 8. Vessels regulation (4 hours). Lectures: Italian legislation, European directive PED on pressure equipment, standard EN 13445. Classroom exercises: design of a tubular heat exchanger.
L’insegnamento è organizzato in lezioni e esercitazioni. Le lezioni sono dedicate alla presentazione dei fondamenti teorici degli argomenti; le esercitazioni comprendono la risoluzione di problemi relativi agli argomenti delle lezioni e la risposta a quesiti di approfondimento. Lezioni ed esercitazioni sono normalmente svolte alla lavagna, l’uso delle proiezioni (slides) è adottato quando vi è la necessità di mostrare figure, grafici, ecc.
The course is based on lectures and classroom tutorials. The lessons are intended to present the theoretical basis of the topics; the tutorials show the solutions of sample problems. Lessons and classroom exercises are usually given by means of the dashboard, slide projections are reserved to special needs.
L. Goglio: “Resistenza dei materiali e dei collegamenti”, Levrotto & Bella, Torino, 2a edizione, 2015 (copre gli argomenti della prima parte dell’insegnamento). Materiale scaricabile dal portale: Dispensa sui recipienti (copre gli argomenti della seconda parte dell’insegnamento). Slides (argomenti della prima parte dell’insegnamento). Schede di esercitazione.
L. Goglio: “Resistenza dei materiali e dei collegamenti”, Levrotto & Bella, Torino, 2nd edition, 2015 (covering the topics of the first part of the course). Matter downloadable from the web portal: Course notes (covering the topics of the second part of the course). Slides (available for most of the topics, although used only for part of the lectures). Weekly assignments.
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa; Elaborato progettuale individuale;
Exam: Written test; Optional oral exam; Individual project;
L’esame si articola in una prova scritta e una orale, la prima obbligatoria e la seconda facoltativa. La prova scritta comprende la risposta a quesiti teorici (tempo a disposizione: 1/2 ora) e la soluzione di esercizi di tipo applicativo (tempo a disposizione: 2 ore e 1/2). Per la soluzione degli esercizi è ammessa la consultazione di testi o appunti cartacei. In caso di rinuncia a sostenere la prova orale il voto finale viene scalato a un massimo di 24/30. La prova orale facoltativa (a cui si accede con una prova scritta almeno sufficiente) consiste in un colloquio sugli argomenti a programma, volto ad accertare la comprensione dei fenomeni fisici coinvolti e dei metodi di calcolo. Le conoscenze sono valutate in base alle risposte fornite, le abilità in base alla capacità di risolvere i problemi posti.
Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
Exam: Written test; Optional oral exam; Individual project;
L’esame si articola in una prova scritta e una orale, entrambe obbligatorie. La prova scritta comprende la risposta a quesiti teorici (tempo a disposizione: 1/2 ora) e la soluzione di esercizi di tipo applicativo (tempo a disposizione: 2 ore e 1/2); viene valutata secondo 4 fasce di merito da A (ottimo) a D (sufficiente), o insufficiente. Per la soluzione degli esercizi è ammessa la consultazione di testi o appunti cartacei. La prova orale (a cui si accede con una prova scritta almeno sufficiente) consiste in un colloquio sugli argomenti a programma, volto ad accertare la comprensione dei fenomeni fisici coinvolti e dei metodi di calcolo, e una domanda sul progetto assegnato. Le conoscenze sono valutate in base alle risposte fornite, le abilità in base alla capacità di risolvere i problemi posti.
In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.
Modalità di esame: Prova orale facoltativa; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo; Elaborato progettuale individuale;
Nel caso di modalità in remoto l'esame si svolge con regole analoghe a quelle dello svolgimento in presenza, eccetto per la vigilanza che è sostituita dagli strumenti di proctoring previsti dall'Ateneo e per la durata che è stabilita in base allo "slot" assegnato all'insegnamento (2 ore al momento in cui questa scheda viene compilata), la difficoltà del tema è regolata di conseguenza. Continua a essere possibile la consultazione di materiale cartaceo per la soluzione degli esercizi. La prova orale facoltativa si svolge come nel caso in presenza, la/il candidata/o mostra tramite webcam quanto scrive in supporto alle risposte verbali. Le conoscenze sono valutate in base alle risposte fornite, le abilità in base alla capacità di risolvere i problemi posti.
Exam: Optional oral exam; Computer-based written test using the PoliTo platform; Individual project;
In case of remote mode, the exam is given with rules similar to those of the classroom, except for the proctoring, performed by means of software tools (Exam/Respondus or equivalent), and the duration, which is set according to the time slot assigned to the course (2 hours at the time this instruction is written), the difficulty of the exam is adjusted consequently. When solving the exercises It is still possible to use notes or texts, provided they are on paper. The project developed during the course must be uploaded as a PDF file within three days from the written exam. The oral exam takes place as in the classroom, the candidate shows by means of the webcam what he/she writes in support of the verbal answers. The knowledge is assessed on the basis of the given answers, the skills on the basis of the ability in solving problems.
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo; Elaborato progettuale individuale;
In aula L’esame si articola in una prova scritta e una orale, la prima obbligatoria e la seconda facoltativa. La prova scritta comprende la risposta a quesiti teorici e la soluzione di esercizi di tipo applicativo; la durata è stabilita in base allo "slot" assegnato all'insegnamento (2 ore al momento in cui questa scheda viene compilata), la difficoltà del tema è regolata di conseguenza. Per la soluzione degli esercizi è ammessa la consultazione di testi o appunti cartacei. In caso di rinuncia a sostenere la prova orale il voto finale viene scalato a un massimo di 24/30. La prova orale facoltativa (a cui si accede con una prova scritta almeno sufficiente) consiste in un colloquio sugli argomenti a programma, volto ad accertare la comprensione dei fenomeni fisici coinvolti e dei metodi di calcolo. In remoto Nel caso di modalità in remoto l'esame si svolge con regole analoghe a quelle dello svolgimento in presenza, eccetto per la vigilanza che è sostituita dagli strumenti di proctoring previsti dall'Ateneo e per la durata che è stabilita in base allo "slot" assegnato all'insegnamento (2 ore al momento in cui questa scheda viene compilata), la difficoltà del tema è regolata di conseguenza. Continua a essere possibile la consultazione di materiale cartaceo per la soluzione degli esercizi. In caso di rinuncia a sostenere la prova orale il voto finale viene scalato a un massimo di 24/30. La prova orale facoltativa si svolge come nel caso in presenza, la/il candidata/o mostra tramite webcam quanto scrive in supporto alle risposte verbali. In entrambe le modalità d'esame le conoscenze sono valutate in base alle risposte fornite, le abilità in base alla capacità di risolvere i problemi posti.
Exam: Written test; Optional oral exam; Computer-based written test using the PoliTo platform; Individual project;
In class The final examination consists of a written and an oral part, both compulsory. The written part includes answering theoretical questions (duration: 1/2 hour) and solving practical design / verification exercises (duration: 2 hours 1/2 ); it is evaluated using 4 grades from A (best) to D (sufficient), or insufficient. When solving the exercises, the use of textbooks and notes in paper form is allowed. The oral part (at least, a sufficient written part is required to be admitted) includes a discussion on the theoretical aspects of the topics, with the aim of assessing the comprehension of the physical aspects and of the calculation methods, and one question on the assigned project. The knowledge is assessed on the basis of the given answers, the skills on the basis of the ability in solving problems. Remote In case of remote mode, the exam is given with rules similar to those of the classroom, except for the proctoring, performed by means of software tools (Exam/Respondus or equivalent), which is set according to the time slot assigned to the course (2 hours at the time this instruction is written), the difficulty of the exam is adjusted consequently. When solving the exercises It is still possible to use notes or texts, provided they are on paper. The project developed during the course must be uploaded as a PDF file within three days from the written exam. The oral exam takes place as in the classroom, the candidate shows by means of the webcam what he/she writes in support of the verbal answers. In both modes, the knowledge is assessed on the basis of the given answers, the skills on the basis of the ability in solving problems.
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