L’insegnamento si propone di fornire i concetti fondamentali e le principali applicazioni del comportamento meccanico dei materiali alle condizioni che portano al cedimento dei componenti strutturali sollecitati sia con carichi statici sia con carichi variabili e dinamici. Sono quindi affrontate in modo approfondito le tematiche dell'elasticità, della plasticità, della fatica e del creep e sottolineati i possibili interventi progettuali sui componenti e sulla scelta dei materiali per evitare cedimenti in opera. 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.

Comprendere le caratteristiche del comportamento dei materiali strutturali: comportamento elasto-plastico dei materiali, fatica in controllo di tensione, di deformazione e ad altissimo numero di cicli; fatica con sollecitazioni multi assiali complesse; comportamento meccanico ad elevata velocità di deformazione; plasticità dei materiali metallici; cedimento per frattura duttile o fragile. Capacità di utilizzare le conoscenze avanzate sul comportamento dei materiali all’interno del processo di progettazione. Capacità di analizzare cedimenti individuandone la causa e suggerendo i metodi per evitarle.

Conoscenze di base del calcolo delle sollecitazioni e della tecnologia dei materiali metallici

Programma 1) Introduzione al insegnamento e richiami di meccanica del continuo, elasticità La prova di trazione, richiami sullo stato di tensione, di deformazione e sulle ipotesi di rottura, modalità di cedimento dei materiali. Costanti elastiche dei materiali, proprietà elastiche di materiali metallici, ceramici e polimerici, materiali iperelastici. Effetti di intaglio e sensibilità all'intaglio. 2) Fatica ad alto numero di cicli 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. Fatica con carichi di ampiezza variabile: metodi di conteggio, ipotesi di danneggiamento cumulativo. Aspetti micro e macroscopici e meccanicistici della fatica; approccio alla fatica con la meccanica della frattura; legge di Paris, il fenomeno del ritardo; misura sperimentale della curva di Paris. 3) Plasticità Introduzione agli aspetti microscopici della deformazione plastica, dislocazioni e difetti, prova di trazione, necking e modello di Bridgman, modellazione della curva di flusso plastico, incrudimento ed effetto Bauschinger, criteri di cedimento e plasticità multiassiale. Effetto di temperatura, strain-rate e triassialità sul comportamento plastico dei materiali. Leggi costitutive per la modellazione della curva di flusso plastico. 4) Fatica a basso numero di cicli Introduzione alla fatica oligociclica, Equazione di Manson-Coffin; effetto della tensione media; approcci a due stadi. 5) Fatica a altissimo numero di cicli Fatica ad altissimo numero di cicli (VHCF); curve SN duplex e doppia pendenza; macchine di prova ad ultrasuoni; meccanismi di nucleazione. 6) Modellazione della frattura e danno duttile Modelli per la previsione del cedimento di materiali fragili, modelli di cedimento di materiali duttili in condizioni di carico multiassiale, frattura per spall. Transizione duttile-fragile. 7) Comportamento in condizioni di carico idrostatico Comportamento dei materiali ad elevata triassialità, propagazione di onde di tensione e di shock, equazioni di stato multifase. 8) Modellazione del comportamento di materiali metallici sottoposti a creep.

L'insegnamento prevede la discussione a lezione tramite l'ausilio di slide degli argomenti a programma. Sono previste una serie di esperienze in laboratorio su prove di caratterizzazione meccanica dei materiali.

Appunti forniti dal docente. Eventuali testi di approfondimento verranno segnalati dai docenti durante il semestre.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula);

Exam: Written test;

... L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma del insegnamento e la capacità di applicare la teoria ed i suoi metodi alla soluzione di esercizi. L’esame è costituito da una parte scritta con domande a risposta multipla. La valutazione dello scritto è unica tra li due moduli (Meccanica dei Materiali e Metallurgia Meccanica) dell’insegnamento ed è espressa in trentesimi. La prova è considerata sufficiente se la votazione dello scritto è pari o superiore a 18/30. Durante lo scritto non si possono portare in aula libri di alcun tipo o appunti dell’insegnamento. L’esame scritto è rivolto anche ad accertare la capacità di risoluzione di quesiti e semplici calcoli inerenti gli argomenti trattati nell’insegnamento. Tempo a disposizione: 1 ora. I risultati della prova scritta saranno pubblicati sul portale della didattica.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.