L'insegnamento ha lo scopo di fornire agli studenti i concetti fondamentali del metodo degli elementi finiti (FEM) e alcune esemplificazioni di simulazioni di processi di formatura per materiali plastici e metallici.

presentare le basi del metodo a elementi finiti, la sua applicazione all’analisi delle sollecitazioni e le metodologie numeriche utilizzate nella simulazione del processo a iniezione. conoscere le principali regole della progettazione del processo di stampaggio ad iniezione e saperle applicare nella soluzione di problemi o inconvenienti relativi al processo sapere applicare il codice di simulazione sapere scegliere le migliori variabili di processo saper scegliere i trattamenti termici sui materiali metallici

Concetti fondamentali di meccanica strutturale: tensioni e deformazioni, stati notevoli di sollecitazione (trazione, flessione, taglio e torsione) Conoscenza dei principi dello stampaggio a iniezione e reologia dei polimeri Conoscenza delle caratteristiche meccaniche e chimico-fisiche dei materiali metallici e delle loro leghe

Nella prima parte del corso verranno svolte lezioni ed esercitazioni con lo scopo, partendo dai concetti fondamentali di meccanica strutturale (visti nella laurea triennale), di fornire le basi del metodo degli elementi finiti per la modellazione del comportamento meccanico in condizioni statiche. Lezioni • Richiami di meccanica dei solidi continui: stato di tensione e deformazione, equilibrio e compatibilità, legge costitutiva, condizioni di cedimento fragile e duttile. (4,5h) • Formulazione matriciale degli elementi asta e trave: vettori spostamenti e forze nodali, matrice di rigidezza dell’elemento, vettori dei carichi nodali equivalenti. (6h) • Matrice di rigidezza della struttura, gradi di libertà elemento e gradi di libertà struttura, assemblaggio, applicazione di carichi e vincoli, procedura di soluzione del sistema di equazioni. (3h) • Elementi finiti continui nel piano: coordinate naturali e funzioni di forma; integrazione numerica, calcolo della matrice di rigidezza mediante equazione dei lavori virtuali; elementi a tre e quattro lati, lineari e quadratici; carichi nodali equivalenti. (6h) • Principi di modellazione: errore di discretizzazione, convergenza, raffinamento della mesh. (1,5h) • Cenni su elementi finiti nello spazio: elementi continui tetraedro e “brick”; elementi piastra e guscio. (3h) Esercitazioni • In aula - Soluzione manuale di semplici strutture formate da elementi travi e aste (6h) • Al computer - Introduzione all’uso di un codice di calcolo FEM strutturale: procedure di costruzione del modello, soluzione di esempi di difficoltà crescente, presentazione grafica dei risultati con linee di livello (contour) e grafici cartesiani (9h) Nella seconda parte, relativa alla simulazione del processo di stampaggio a iniezione di materiali polimerici, verranno svolte esercitazioni presso i LAIB relativi a: - Richiami di reologia e analisi del flusso del polimero nel processo di stampaggio a iniezione - Presentazione della simulazione del processo con il software Moldex3D - Presentazione dell'interfaccia utente e dei principali comandi - Messa a punto della fase di stampaggio con determinazione del punto di iniezione, sistema di raffreddamento, scelta del materiale e delle variabili di processo (temperatura fuso, temperatura stampo, tempo e pressione di mantenimento) - Analisi del risultato delle simulazioni Nella terza parte verranno svolte esercitazioni presso i LAIB relativi al tema della simulazione dei fenomeni di scambio termico in manufatti e processi industriali legati ai materiali metallici. - Brevi richiami dei concetti legati alla fisica del trasferimento di calore. - Introduzione ai software utilizzati, tra cui principalmente software di tipo open source. - Presentazione interfaccia utilizzo (GUI), preparazione geometrie e mesh. - Definizione del modello per alcuni casi studio (materiali, condizioni di processo, …) - Risoluzione dei casi studio e analisi dei risultati.

L'insegnamento prevede lezioni frontali in aula e circa 40 ore di esercitazioni in laboratorio (singoli o in piccoli gruppi)

Registrazione delle lezioni Slide in pdf Tutorials per i software di simulazione Elementi finiti, A. Gugliotta, Editrice Otto (testo "open" disponibile sul portale della didattica) Manuale dello stampaggio progettato, G. Bertacchi Ed. tecniche Nuove Molding Simulation: Theory and Practice, Maw-Ling Wang, Rong-Yeu Chang, and Chia-Hsiang (David) Hsu, Ed. Hanser Publications

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

Prerequisito per accedere all'esame è la consegna dei progetti di gruppo relativi alle simulazioni per valutare le conoscenze sulla progettazione del processo di stampaggio ad iniezione e sui trattamenti termici. (valutazione 40% dell'esame) L'esame consiste in una prova scritta al fine di valutare la conoscenza delle basi del metodo a elementi finiti e analisi delle sollecitazioni (valutazione 30% dell'esame) della durata di 2 ore relativa al calcolo matriciale di strutture a cui seguirà un colloquio con i docenti del corso (valutazione 30% dell'esame) per accertare la comprensione dei metodi di discretizzazione e simulazione, approfondire i progetti di gruppo presentati discutendo le scelte progettuali. Durante l'esame scritto non si possono utilizzare libri e appunti.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

Prerequisito per accedere all'esame è la consegna dei progetti di gruppo relativi alle simulazioni per valutare le conoscenze sulla progettazione del processo di stampaggio ad iniezione e sui trattamenti termici. (valutazione 40% dell'esame) L'esame consiste in una prova scritta al fine di valutare la conoscenza delle basi del metodo a elementi finiti e analisi delle sollecitazioni (valutazione 30% dell'esame) della durata di 2 ore relativa al calcolo matriciale di strutture a cui seguirà un colloquio con i docenti del corso (valutazione 30% dell'esame) per accertare la comprensione dei metodi di discretizzazione e simulazione, approfondire i progetti di gruppo presentati discutendo le scelte progettuali. Durante l'esame scritto non si possono utilizzare libri e appunti.