L'obiettivo generale del corso č di fornire agli studenti conoscenze avanzate e capacitā di comprensione riguardanti la progettazione di componenti meccanici di interesse nell'ambito dell'ingegneria elettrica. Dal punto di vista del calcolo si fa ricorso prevalentemente al metodo degli elementi finiti per la sua generalitā di applicazione a vari ambiti ingegneristici. Specificamente, i componenti meccanici presi in considerazione sono gli alberi, in campo statico e dinamico, e i dischi rotanti. Nella trattazione dei vari argomenti si cura l'acquisizione e la padronanza, da parte degli studenti, del linguaggio tipico della progettazione meccanica.

Le conoscenze e la capacitā di comprensione che gli studenti devono acquisire da questo insegnamento sono individuabili nell'approfondimento della preparazione interdisciplinare riferita ad argomenti caratteristici della progettazione dei componenti meccanici quali lo stato delle tensioni e delle deformazioni dei solidi tridimensionali e assialsimmetrici, le vibrazioni dei sistemi a molti gradi di libertā, la dinamica dei sistemi meccanici rotanti, il metodo degli elementi finiti. Le capacitā di applicare conoscenza e comprensione conseguite dai laureati magistrali nell'ambito di questo insegnamento riguardano le specificitā del linguaggio della progettazione meccanica nella trattazione di sistemi elettromeccanici mediante un approccio interdisciplinare, la modellazione, il calcolo e l'interpretazione dei risultati ottenuti da programmi di simulazione numerica (essenzialmente gli elementi finiti) applicati a componenti meccanici in campo statico e dinamico.
Relativamente alle abilitā comunicative, l'insegnamento contribuisce a conferire al laureato magistrale in ingegneria elettrica l'abilitā di interagire proficuamente con persone aventi competenze tecniche e scientifiche diverse (segnatamente, di carattere meccanico) favorendo in tal modo l'efficacia delle attivitā svolte da un gruppo di lavoro di composizione mista.

Č necessario che gli studenti possiedano il concetto di equilibrio statico e dinamico di un sistema meccanico e che conoscano le problematiche relative allo stato delle tensioni e delle deformazioni dei solidi elastici, con particolare riferimento al solido di Saint-Venant (trave). Questo implica che gli studenti abbiano dimestichezza con argomenti quali il comportamento meccanico dei materiali, le caratteristiche di sollecitazione, le tensioni principali, le ipotesi di rottura e le oscillazioni libere e forzate dei sistemi a un grado di libertā. Sono richieste le seguenti specifiche abilitā: analisi della resistenza statica (verifica e dimensionamento) di strutture riconducibili a travi o sistemi semplici di travi, determinazione della risposta libera e forzata di sistemi meccanici vibranti riconducibili all'oscillatore armonico.

Stato tridimensionale delle tensioni e delle deformazioni. Le equazioni differenziali di equilibrio e di compatibilitā della teoria dell'elasticitā [4 h]. Stato delle tensioni e delle deformazioni nei solidi assialsimmetrici. Dischi rotanti di spessore costante sottoposti a campo centrifugo, gradiente radiale di temperatura, carichi radiali applicati ai bordi. Il metodo di Grammel per dischi di profilo arbitrario [6 h].
Equilibrio statico dei sistemi discreti, matrici di rigidezza e di flessibilitā, matrici di rigidezza e vettori dei carichi equivalenti degli elementi asta e trave, assemblaggio di elementi in serie, imposizione dei vincoli, soluzione [5 h].
Formulazione generale degli elementi finiti mediante il principio dei lavori virtuali. Elementi piani a 3 e a 4 nodi, cenni sugli elementi piani di ordine superiore. Requisiti di completezza e di compatibilitā, criteri per la definizione dei modelli, h-convergenza [6 h].
Oscillazioni libere e forzate di sistemi discreti. Problema agli autovalori: frequenze proprie e modi di vibrare, soluzione mediante elementi finiti asta e trave, matrici delle masse secondo gli approcci lumped e consistent [7 h].
Dinamica dei rotori: risposta libera e forzata del rotore di Jeffcott, significato fisico della velocitā critica. Estensione al caso di sistemi rotanti a molti gradi di libertā, effetti giroscopici [4 h].

Le esercitazioni in aula prevedono lo svolgimento di esercizi sul calcolo di resistenza dei dischi rotanti e sulla risposta libera e forzata di alberi vibranti e rotanti mediante modelli con un numero ridotto di elementi trave. Sono inoltre previste esercitazioni numeriche presso il laboratorio informatico del Politecnico, nell'ambito delle quali gli studenti vengono addestrati all'utilizzazione di un codice professionale agli elementi finiti per l'analisi dei componenti meccanici illustrati a lezione mediante modelli realistici degli stessi; quest'ultima attivitā si conclude con la stesura di una relazione tecnica.

Per la trattazione della resistenza dei dischi rotanti e del metodo agli elementi finiti si utilizzano alcuni capitoli dei testi:
G. Genta, Calcolo di resistenza degli organi rotanti e dei recipienti cilindrici, Levrotto & Bella, Torino, 1996.
G. Belingardi, Il metodo degli elementi finiti nella progettazione meccanica, Levrotto & Bella, Torino, 1996.
Testi per successivi approfondimenti saranno indicati a lezione.
Č inoltre disponibile materiale aggiuntivo predisposto dal docente. In particolare, attraverso il portale della didattica sono messi a disposizione degli studenti iscritti appunti in formato PDF su teoria dell'elasticitā e teoria ed esercizi relativi alle vibrazioni libere e forzate dei sistemi discreti. Sono invece distribuite in aula le fotocopie di appunti su: stato delle tensioni e delle deformazioni nei solidi assialsimmetrici, resistenza dei dischi rotanti, elementi finiti, dinamica dei rotori, modalitā di utilizzazione del codice agli elementi finiti per le esercitazioni presso il laboratorio informatico.

L'esame prevede una prova scritta della durata di due ore articolata su esercizi e quesiti di carattere teorico che deve essere superata con voto almeno sufficiente, calcolato come media aritmetica dei voti dei singoli esercizi e quesiti teorici. Il voto d'esame viene formulato sulla base del risultato della prova scritta e della valutazione delle relazioni relative alle esercitazioni sugli elementi finiti.