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Fondamenti di meccanica strutturale

06IHRMQ

A.A. 2019/20

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea in Matematica Per L'Ingegneria - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 53
Esercitazioni in aula 27
Tutoraggio 20
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ICAR/08
ICAR/08
2
6
D - A scelta dello studente
C - Affini o integrative
A scelta dello studente
Attività formative affini o integrative
2018/19
L'insegnamento ha come obiettivo di fornire le basi fondamentali per eseguire il dimensionamento e la verifica strutturale di elementi e di sistemi meccanici soggetti a carichi statici e variabili nel tempo (fatica). Gli argomenti affrontati, dopo un completamento delle nozioni fondamentali di statica, riguardano: - la valutazione delle caratteristiche e della resistenza statica dei materiali tramite la prova di trazione; cenni sullo scorrimento viscoso; - la definizione dello stato di tensione e di deformazione in elementi meccanici in campo lineare elastico e i criteri di cedimento statico; coefficienti di sicurezza; - il calcolo delle sollecitazioni in elementi strutturali semplici monodimensionali soggetti a carichi nel piano e nello spazio: proprietà geometriche delle aree, solido di de St Venant, equilibrio e caratteristiche di sollecitazione in sistemi isostatici, comportamento estensionale, flessionale, torsionale e a taglio; equazione della linea elastica; instabilità elastica; - definizione ed effetto degli intagli: il fattore di concentrazione delle tensioni; verifica statica di componenti intagliati; - resistenza a fatica in termini di tensione monoassiale: sollecitazione ciclica, nucleazione e propagazione della cricca, diagrammi per la presentazione dei risultati delle prove; applicazione al calcolo dei componenti, principali fattori riducenti la resistenza a fatica.
The course aims to provide the fundamental basis to perform the design and verification of structural components and mechanical systems subject to static and fatigue loads. Topics covered, after a resume of static equilibrium concepts, are: - evaluation of the elastic properties and the static strength of materials by tensile test and some notes on creep; - state of stress and state of strain in mechanical elements in linear elastic conditions; combined stress failure theories; static safety factors; - calculation of stresses in one-dimensional structural elements subjected to loads in plane and space: geometric properties of areas, de St Venant solid, equilibrium and internal forces diagrams in statically determinate systems; extensional, flexural, torsional and shear behaviour; equation of the elastic curve; elastic instability; - definition and effect of notches: the stress concentration factor; static component verification; - high cycle fatigue strength in terms of uniaxial stress: cyclic stress, nucleation and propagation of cracks, diagrams for the presentation of fatigue tests results; application to the verification of mechanical components, the main factors reducing the fatigue strength.
Conoscenza e comprensione delle caratteristiche meccaniche e di resistenza dei materiali Conoscenza dei metodi per la descrizione dello stato di tensione e di deformazione in campo lineare elastico Conoscenza dei criteri di cedimento statici e del concetto di coefficiente di sicurezza Conoscenza dei metodi per la valutazione dello stato di deformazione, di tensione e degli spostamenti in elementi monodimensionali Capacità di effettuare verifiche statiche in elementi in cui sono note le sollecitazioni. Capacità di calcolare le reazioni vincolari di strutture isostatiche. Capacità di calcolare le caratteristiche di sollecitazioni in elementi monodimensionali noti i carichi applicati. Capacità di valutare le tensioni e deformazioni nelle sezioni di elementi monodimensionali con e senza intagli, note le caratteristiche di sollecitazione applicate alla sezione. Capacità di individuare lo stato di tensione a fatica ed il dimensionamento a fatica di elementi monodimensionali.
Knowledge and understanding of the mechanical properties and strength of materials Knowledge of methods for describing the state of stress and the state of strain in linear elastic conditions Knowledge of static failure criteria and the concept of safety factor Knowledge of methods for assessing the state of strain, stress and displacements in one-dimensional structural elements Understanding the phenomenon of fatigue; knowledge of diagrams that describe the high cycle fatigue behaviour of materials. Knowledge of methods of verification of components subject to constant amplitude cycling stresses. Ability to verify elements subject to known static stress. Ability to calculate reaction forces of statically determinate structures. Ability to calculate the internal forces diagrams in statically determinate elements subject to known applied loads. Ability to assess the stresses and strain in sections of one-dimensional elements with and without notches , known the internal forces applied to the section. Ability to perform fatigue assessment of components subject to constant amplitude cycling stresses.
Conoscenza dei contenuti dei corsi di Matematica (studio di funzioni e calcolo di derivate e integrali, calcolo matriciale e problemi agli autovalori/autovettori) e Fisica (concetti basilari di cinematica e statica).
Concepts of mathematics (study of functions and computation of derivatives and integrals, matrix algebra, eigenvalue / eigenvectors problems) and physics (basic concepts of kinematics and statics).
Richiami e completamento delle nozioni fondamentali di statica (forze, momenti, risultanti, equivalenza di sistemi), carichi concentrati e distribuiti, vincoli fondamentali, grado di iperstaticità. Equazioni di equilibrio alla traslazione e alla rotazione nel piano e nello spazio (1CFU); - Sollecitazioni in elementi strutturali monodimensionali soggetti a carichi nel piano e nello spazio: solido di de St Venant: comportamento estensionale, flessionale, torsionale e a taglio (2CFU); - calcolo della configurazione deformata di travi (equazione della linea elastica) e soluzione di problemi iperstatici (1 CFU); - stato di tensione e di deformazione (1CFU); - proprietà meccaniche dei materiali e criteri di cedimento e coefficienti di sicurezza (1 CFU); - instabilità elastica e teoremi dell’energia (0,5 CFU); - fatica dei materiali metallici, principali fattori riducenti la resistenza a fatica, calcolo a fatica di elementi modimensionali anche in presenza di intaglio (1,5 CFU)
The course content will be distributed as follows: - fundamentals of statics, fundamental constraints; Equilibrium equations (1 CFU ) ; - stress and strain state in mono-dimensional structural elements subjected to plane and spatial loading conditions (de St Venant theory): tension/compression, bending, shear, torsion (2 CFU); - mechanical properties of materials, failure criteria and safety coefficients (1 CFU); - deformed shape of bending beams and overconstrained problem solution (1 CFU; - stress and strain state (1 CFU); - linear buckling (0,5 CFU); - fundamentals of mechanical high cycle fatigue. Design of elements subjected to fatigue load cycling (1,5 CFU).
L'insegnamento prevede: - lezioni teoriche (50 ore), - esercitazioni in aula a squadre sui vari argomenti trattati a livello teorico (30 ore).
The course is subdivided in: - theory lessons (50 hours), - practical classes on the subjects presented at the theory classes (30 hours).
- Somà A. Fondamenti di meccanica strutturale Si consigliano anche testi di approfondimento - R.C. Juvinall, K.M. Marshek, Fondamenti della progettazione dei componenti delle macchine, Edizioni ETS - J. A. Collins, Failure of materials in mechanical design, J. Wiley.
Suggested textbooks: - Soma’ A. Fondamenti di meccanica strutturale Other suggested books: R.C. Juvinall, K.M. Marshek, Fondamenti della progettazione dei componenti delle macchine, Edizioni ETS J. A. Collins, Failure of materials in mechanical design, J. Wiley.
Modalità di esame: prova scritta; prova orale obbligatoria;
L’esame per il superamento dell'insegnamento è di tipo scritto e orale. L’esame scritto consiste nella soluzione di 2-3 esercizi relativi ai contenuti dell'insegnamento e di due domande di 2 domande di teoria a risposta aperta sul contenuto dell’intero insegnamento. Durante l’esame scritto non è possibile consultare gli appunti o altro materiale didattico. La prova orale è facoltativa per gli studenti che hanno ottenuto un voto allo scritto compreso tra 18 e 24. La prova orale è obbligatoria per li studenti che hanno conseguito una valutazione maggiore/uguale a 25/30. L’esame orale può essere affrontato solo dagli studenti che hanno ottenuto un voto non inferiore a 18/30 nel compito scritto. L’esame orale deve essere affrontato nell’ambito della stessa sessione di esami del compito scritto in una delle date ufficiali comunicate e/o pubblicate. L’esame orale consiste nella risposta orale ad un minimo di 2 domande sul contenuto dell’intero insegnamento (le risposte devono essere fornite in modo soddisfacente ed entro un tempo ragionevole). L’assenza dello studente alla prima data disponibile per l’esame orale viene considerata come accettazione implicita del voto ottenuto nell’esame scritto se esso risulta insufficiente ovvero come rinuncia al voto conseguito nell’esame scritto se esso risulta sufficiente.
Exam: written test; compulsory oral exam;
Written and oral exams have to be attended in order to pass the course. The written exam consists of 2-3 exercises concerning the course subjects. Notes and textbooks cannot be used. The oral exam can be attended by students having reached a minimum score of 18/30 in the written exam through the solution of the selected parts of the exercises that will be indicated every time. The oral exam is optional for students who have obtained a score in the written exam between 18 and 24. The oral test is mandatory for students who have a score in the written exam a score higher or equal to 25/30 . The oral exam must be attended in the same exam session of the written exam in any of the official dates that will be communicated and published. The oral exam consists of a minimum of 2 questions on the content of the Whole course (answers must be satisfactorily and provided in a reasonable lapse of time). The absence of the student at the available date for the oral exam will be considered as the acceptance of the score obtained in the written exam if it is larger than the minimum required or the rejection of the score if it is not larger than the minimum required.


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