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PORTALE DELLA DIDATTICA

Scienza delle bio e nano costruzioni

02LRKMV

A.A. 2018/19

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Biomedica - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 60
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Surace Cecilia Professore Associato ICAR/08 34.5 0 0 0 6
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ICAR/08 6 D - A scelta dello studente A scelta dello studente
2018/19
Il corso si articola in due parti principali: • la prima più teorica e classica è sostanzialmente di meccanica del continuo e include anche elementi di meccanica della frattura; • la seconda, più applicativa e di ricerca di frontiera, è diretta allo studio teorico, numerico e sperimentale di bio- e/o nano-strutture.
The course is divided into two main parts: • the first theoretical and classical is essentially based on continuum mechanics theory and it also includes elements of fracture mechanics; • the second, more applicative and related to frontier research, is directed to the theoretical, numerical and experimental study of bio- and / or nano-structures.
L’insegnamento si propone di fornire all’allievo un’adeguata preparazione su analisi teorica e sperimentale di strutture e/o materiali biologici, biocompatibili, bioispirati, nanostrutturati, etc. Tramite la frequenza delle lezioni e l'apprendimento dei contenuti generali dell’insegnamento e inoltre grazie alla partecipazione ai seminari su tematiche di ricerca avanzate, gli allievi acquistano la capacità di progettare e valutare i materiali, le strutture e i sistemi di interesse in ambito biomedicale.
The course aims to provide students with an adequate preparation on theoretical and experimental analysis of biological, biocompatible, bio-inspired and nanostructured structures and/or materials, etc. Through the attendance at lectures, the learning of the course general contents and also thanks to participation in seminars on advanced research topics, students acquire the ability to design and evaluate materials, structures and systems of interest in the biomedical field.
Elementi di meccanica dei materiali e delle strutture.
Theoretical and experimental analysis of organic and biocompatible, bio-inspired, nano-structured structures and / or materials.
PARTE GENERALE • Richiami su analisi della tensione e della deformazione: dualità statico-cinematica e principio dei lavori virtuali. Teoria dell’elasticità. Leggi costitutive per materiali isotropi/anisotropi, omogenei/eterogenei. Teoremi energetici. Criteri di resistenza. • Stati tensionali e deformativi piani. Funzione delle tensioni o di Airy. Formulazione in coordinate cartesiane e polari. Esempi applicativi: tubo cilindrico di grosso spessore, forza su semispazio, lastra con foro circolare. Fattore di concentrazione degli sforzi. • Angoli rientranti e soluzione di Williams. Singolarità delle tensioni e fattore di intensificazione degli sforzi. Fondamenti della Meccanica della Frattura Elastica Lineare. • Richiami di teoria della trave. Sistemi di travi isostatici e iperstatici. • Lastre piane e curve. SEMINARI DI APPROFONDIMENTO Nel corso dei seminari di approfondimento vengono trattati argomenti di punta in ambito biomedico, grazie al contributo di specialisti del settore. Gli argomenti potranno variare di anno in anno, includendo, a titolo esemplificativo, i problemi relativi alla protesica del ginocchio, le tecniche di sutura dei tendini della mano, la modellazione degli organi e dei sistemi biologici, la diagnostica tramite analisi dei segnali biologici, la sperimentazione su materiali bio-ispirati, etc.
GENERAL PART • Fundamentals of stress and strain analysis: static-kinematic duality and the principle of virtual works. Elasticity theory. Constitutive laws for isotropic / anisotropic, homogeneous / heterogeneous materials. Energy theorems. Strength criteria. • Plain stress and strain states. Airy’s functions. Formulation in Cartesian and Polar coordinates. Application examples: high thickness cylindrical tube, force on semiplane, plate with circular hole. Stress Concentration Factor. • V notch and Williams’ Solution. Stress singularity and stress and factor intensity factor Fundamentals of Linear Elastic Fracture Mechanics. • Recalls on beam theory. Isostatic and hyperstatic beam systems. • Plane and curved shells SCIENTIFIC SEMINARS During scientific seminars, specialty topics are discussed in the biomedical area thanks to the contribution of specialists in the field. Subjects may vary from year to year, including, but not limited to, problems related to knee prosthesis, hand suture techniques, organ and body modeling, diagnostics by biological signal analysis, experimentation on bio-inspired materials, etc.
L’insegnamento è articolato in una parte generale di lezioni frontali teoriche, supportate da esercitazioni in aula, e in una seconda parte di seminari di approfondimento in aula, esercitazioni in laboratorio e visita di studio presso un ente di ricerca esterno. Gli argomenti dei seminari di approfondimento sono sviluppati dagli studenti, suddivisi in gruppi di lavoro, per dare luogo a relazioni (nella forma di articolo scientifico o di progetto di ricerca) che vengono presentate all'esame e costituiscono oggetto di valutazione.
The course is organized into a general section of theoretical frontal lessons, supported by exercise classes, and a second part of scientific seminars, laboratory classes, and study visits at an external research institute. The topics of the scientific seminars are further developed by students, divided into working groups, to create reports (in the form of a scientific article or research project) that are presented during the exam for evaluation.
• Carpinteri, Scienza delle costruzioni, Vol. 1, 2a ed., Pitagora Editrice, Bologna, 1995 • Carpinteri, Scienza delle costruzioni, Vol. 2, 2a ed., Pitagora Editrice, Bologna, 1993 • S.P. Timoshenko and S. Woinowsky-Krieger, Theory of Plates and Shells, McGraw-Hill, 1970 • S.P. Timoshenko and J.N. Goodier, Theory of elasticity, McGraw-Hill, 1982. • Materiale di supporto reso disponibile tramite portale della didattica
• Carpinteri, Scienza delle costruzioni, Vol. 1, 2a ed., Pitagora Editrice, Bologna, 1995 • Carpinteri, Scienza delle costruzioni, Vol. 2, 2a ed., Pitagora Editrice, Bologna, 1993 • S.P. Timoshenko and S. Woinowsky-Krieger, Theory of Plates and Shells, McGraw-Hill, 1970 • S.P. Timoshenko and J.N. Goodier, Theory of elasticity, McGraw-Hill, 1982. • Supporting material available through the Teaching Portal
Modalità di esame: prova scritta; progetto di gruppo;
L’esame è costituito da due fasi: • un test scritto a risposta multipla sugli argomenti relativi alla parte generale (valutazione su due livelli: superato / non superato); • una presentazione orale del lavoro di ricerca di gruppo sugli argomenti dei seminari (valutazione in trentesimi, sulla base delle competenze acquisite e della dimostrazione di autonomia progettuale) Il test scritto a risposta multipla ha lo scopo di verificare il livello di conoscenza e di comprensione degli argomenti trattati nella parte generale e consiste nel rispondere in trenta minuti a 15 domande selezionando una tra quattro opzioni proposte. Vengono assegnati 2 punti per risposta corretta, 0 punti per mancata risposta, -1 punto per risposta sbagliata Le valutazioni sono espresse nella forma superato/non superato. Il giudizio superato corrisponde al raggiungimento di una soglia di almeno 16/30. Il lavoro di gruppo può essere strutturato in forma di articolo di ricerca, progetto di ricerca, app, studio bibliografico approfondito o altro sulla base delle assegnazioni iniziali e verte su uno dei temi di ricerca avanzata proposti nei seminari. La presentazione del lavoro di gruppo avviene normalmente con l' ausilio di slides ed è finalizzata alla dimostrazione delle competenze acquisite e dell' autonomia progettuale. Alla presentazione segue una discussione con domande rivolte a ciascun componente del gruppo. La valutazione è individuale ed è espressa in trentesimi. Il voto finale dell' esame corrisponde a quello assegnato individualmente alla presentazione del lavoro di gruppo ed è condizionato al superamento del test scritto. Il test scritto e la presentazione di gruppo possono essere svolti in date diverse.
Exam: written test; group project;
The exam consists of two phases: • a multiple choice written test on the topics related to the general part (evaluation on two levels: passed / failed); • an oral presentation of the group research work on the topics of the seminars (evaluation in thirtieths, based on the skills acquired and the demonstration of project autonomy) The multiple choice written test aims to verify the level of knowledge and understanding of the topics covered in the general part and consists in answering in thirty minutes to 15 questions by selecting one out of four proposed options. 2 points are assigned per correct answer, 0 points per no answer, -1 point per wrong answer. Evaluations are expressed in the form passed / failed. The passed judgment corresponds to the achievement of a threshold of at least 16/30. The group work can be structured in the form of a research article, research project, app, in-depth bibliographic study or other, based on initial assignments and focuses on one of the advanced research topics proposed in the seminars. The presentation of the group work normally is done with the aid of slides and is aimed at demonstrating the skills acquired and research autonomy. After the presentation a discussion follows, with questions addressed to each member of the group. The evaluation is individual and is expressed in thirtieths. The final mark of the exam corresponds to the one assigned individually to the presentation of the group work and is conditional on passing the written test. The written test and group presentation can be held on different dates.


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