L’obiettivo dell’insegnamento è quello di fornire i concetti fondamentali e le principali applicazioni del comportamento meccanico dei materiali alle condizioni che portano alla frattura dei componenti strutturali sollecitati sia con carichi statici sia con carichi variabili. Sono quindi affrontate in modo approfondito le tematiche della meccanica della frattura (lineare e elastoplastica), della tensocorrosione e della fatica e sottolineati i possibili interventi progettuali sui componenti e sulla scelta dei materiali per evitare cedimenti in opera. Sono inoltre presentati vari metodi di controllo non distruttivo dei componenti e le principali metodologie di analisi dei cedimenti.
L’insegnamento è offerto nell’orientamento "Progettazione meccanica" della Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica e fra le scelte consigliate dalla Facoltà della Laurea Magistrale in Ingegneria dei Materiali.

Conoscenza approfondita delle caratteristiche e del comportamento dei materiali strutturali: meccanica della frattura sia lineare-elastica sia elasto-plastica, in regime di tenso-corrosione, fatica in controllo di tensione, di deformazione e ad altissimo numero di cicli, fatica con sollecitazioni multi assiali complesse.
Conoscenza di base dei metodi per la failure analysis.
Conoscenza dei principali controlli non distruttivi
Capacità di utilizzare le conoscenze avanzate sul comportamento dei materiali all’interno del processo di progettazione.
Capacità di definire i controlli in produzione o in opera necessari per salvaguardare l’integrità strutturale di componenti meccanici.
Capacità di analizzare cedimenti individuandone la causa e suggerendo i metodi per evitarle.

Conoscenze di base del calcolo delle sollecitazioni e di tecnologia dei materiali metallici (in particolare trattamenti termici).

Richiami sullo stato di tensione, di deformazione e sulle ipotesi di rottura, modalità di cedimento dei materiali, frattografia.
Fattori di concentrazione delle tensioni in campo elastico e in campo plastico.
Meccanica della frattura lineare elastica: approccio energetico, tasso di rilascio energetico (G); descrizione del campo di tensione e di deformazione all'apice di una cricca; fattore di intensità delle tensioni (K); tenacità alla frattura (GIc e KIc); deformazioni plastiche all'apice di una cricca, Competizione fra le modalità di cedimento.
Prove di tenacità alla frattura secondo le normative.
Fattori che influenzano la tenacità alla frattura; transizione duttile-fragile; tenacità alla frattura di diversi materiali anche in funzione dei trattamenti termici e delle tecnologie di produzione.
Curve di resistenza alla propagazione di frattura (curve-R).
Meccanica della frattura elasto-plastica, arrotondamento all'apice di una cricca: COD-CTOD e diagrammi di progettazione, integrale-J.
Cenni di meccanica della frattura in tenso-corrosione.
Controlli non distruttivi e ricategorizzazione dei difetti.
Fatica: aspetti micro- macro-scopici e meccanicistici della fatica; approccio alla fatica con la meccanica della frattura; legge di Paris, il fenomeno del ritardo. Corrosione-fatica.
Fatica ad alto numero di cicli (HCF): diagrammi SNP, metodi di determinazione delle curve di fatica, effetto delle tensioni medie e diagrammi di fatica; Dai provini ai componenti: fattori che influenzano la vita a fatica, effetto degli intagli. Critical Distance Method.
Fatica ad altissimo numero di cicli (VHCF); curve SN duplex e doppia pendenza; macchine di prova ad ultrasuoni; meccanismi di nucleazione.
Fatica oligociclica in controllo di deformazione (LCF): Equazione di Manson Coffin; effetto della tensione media; approcci a due stadi.
Fatica con carichi di ampiezza variabile: metodi di conteggio, ipotesi di danneggiamento cumulativo. Curve di Gassner e metodo Locati; regola di Miner per fatica in controllo di deformazione; legge di Paris con carichi ad ampiezza variabile
Fatica multiassiale: approcci classici e approcci tipo piano critico. Cenni ai metodi mesoscopici.

Esercizi svolti in aula in modo autonomo dagli studenti.
Esperienze in laboratorio: Analisi di frattografie e analisi morfologica delle fratture; Microscopia ottica e elettronica a scansione; Determinazione della tenacità alla frattura (KIc e JIc);

M. Rossetto - Introduzione alla fatica dei materiali e dei componenti meccanici - Levrotto & Bella, Torino
Appunti forniti dai docenti.
Eventuali testi di approfondimento verranno segnalati dai docenti durante il corso.

L’esame consiste in una prova orale