L¿insegnamento si propone di fornire le abilità e le conoscenze di base necessarie per il progetto e la verifica di componenti meccanici, sia con metodi tradizionali sia con metodi di calcolo automatico. Saranno analizzati nel dettaglio i procedimenti di calcolo di alcuni fra i principali componenti delle macchine ed elementi di collegamento e saranno fornite le conoscenze di base, di carattere teorico e applicativo, relative al calcolo matriciale delle strutture e al metodo degli elementi finiti

Sono richieste la capacità di effettuare l¿analisi cinematica di semplici meccanismi, la capacità di effettuare il calcolo delle sollecitazioni in semplici componenti ed effettuare verifiche statiche e a fatica, la conoscenza del sistema ISO degli accoppiamenti unificati e dei principali trattamenti temici.

Progetto e verifica di componenti di macchine e elementi di collegamento:
- Integrazioni di meccanica strutturale: Tensioni residue, loro generazione ed effetto sulla resistenza a fatica, effetto dei principali trattamenti superficiali. Assi e alberi: formule di progetto e procedure di verifica
- Solidi assialsimmetrici: Stato di sollecitazione in tubi sottili soggetti a pressione interna; sollecitazioni in anelli rotanti sottili. Recipienti in pressione a parete spessa: sollecitazioni e spostamenti dovuti a pressione interna, pressione esterna.
- Collegamenti mozzo-albero: Collegamenti per interferenza: forzamento; momento trasmissibile; interferenza diametrale, diagramma di interferenza, pressione di forzamento; variazioni di interferenza in esercizio; montaggio. Collegamenti di forma: chiavette, linguette, scanalati UNI, spine di sicurezza. Esempi di calettatori industriali.
- Cuscinetti volventi: Cenni sulle tensioni di contatto, tipi di cuscinetti, formule di verifica dei cuscinetti e scelta a catalogo, regole di applicazione e montaggio.
- Collegamenti filettati: Filettature, diagrammi di interferenza, sollecitazioni nel fusto dovute al serraggio, materiali per bulloneria, ripartizione del carico esterno, incertezze e allentamenti. Verifiche statiche e a fatica. Dispositivi antisvitamento.
- Molle: Caratteristica delle molle; le molle come assorbitori d¿urto. Molle di torsione a sez. circolare; molle ad elica cilindrica, verifica statica e a fatica. Molle in serie e in parallelo; Molle a lamina; molle a balestra, formule semplificate per il calcolo. Cenni su molle a tazza, molle a spirale e molle ad elica in trazione.
- Collegamenti saldati: Cenni sui processi di saldatura e sulla difettosità; giunti di testa e a cordone d¿angolo; tensioni sollecitanti; verifica di resistenza statica e a fatica secondo normativa.

Elementi Finiti:
- Concetto di approssimazione numerica della soluzione di un problema ingegneristico; introduzione del metodo degli elementi finiti; soluzione di problemi strutturali per mezzo del calcolo matriciale.
- Metodi energetici: principio dei lavori virtuali, soluzione di un problema strutturale mediante elementi finiti
- Elementi finiti monodimensionali: asta e trave; soluzione di problemi con elementi asta e trave.
- Elementi finiti piani a tre e quattro nodi ed esempi di applicazione. Elementi finiti solidi: tetraedrici ed esaedrici.
- Elementi isoparametrici: definizione e formulazione degli elementi isoparametrici piani e solidi.
- Elementi finiti piastra e guscio; esempi applicativi.
- Problematiche connesse all¿uso degli elementi finiti: dinamica; approssimazione, convergenza, stima dell¿errore ed affinamento della soluzione, convergenza p ed h, suddivisione e metodi di generazione della maglia; ottimizzazione strutturale¿

In aula: esercizi di progetto e di verifica di elementi delle macchine svolti in modo autonomo dagli allievi, con il supporto del docente esercitatore.

Al Laib: Introduzione al codice di calcolo agli elementi finiti (ALTAIR HyperWorks®); soluzione di semplici problemi con elementi monodimensionali (aste e travi). Soluzione di strutture reticolari. Soluzione di un problema piano con il codice di calcolo agli elementi finiti e analisi di convergenza. Soluzione di un problema applicativo con elementi guscio (shell).

Appunti delle lezioni sui componenti delle macchine in formato PDF sul portale della didattica
M. Rossetto ¿ Introduzione alla fatica dei materiali e dei componenti meccanici ¿ Levrotto & Bella, Torino, 2000
G. Belingardi, ¿Il metodo degli elementi finiti nella progettazione meccanica¿, Levrotto & Bella, Torino 1995
A. Gugliotta, ¿Elementi finiti ¿, Otto Editrice S.r.l., Torino 2003 (http://ebook.polito.it)
Yijun Liu, ¿Lecture notes: introduction to finite element method¿, http://urbana.mie.uc.edu/yliu/Liu_Home.htm
K. J. Bathe, ¿Finite element procedures¿, Prentice-Hall, Englewood Cliffs 1996
Verranno di volta in volta consigliati per consultazione ulteriori testi relativi ai singoli argomenti

Scritto suddiviso in due parti:
- la prima consiste in quesiti di teoria a risposta multipla, da svolgersi senza materiale di supporto (risposta esatta 1 punto, omessa 0 punti, errata ¿0.5 punti),il voto viene determinato rapportando il risultato a 30/30,
- la seconda in esercizi numerici (con materiale di supporto), voto massimo 30/30. Il voto complessivo dell¿esame scritto viene calcolato come media dei voti delle due parti.

Orale - sostenibile solo da chi ha ottenuto un voto sufficiente nello scritto (18/30)
- Valutazione delle relazioni di calcolo con possibile variazione del voto ± 2.
- Prova orale facoltativa sulla teoria con possibile variazione del voto ± 2.