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Fondamenti di meccanica strutturale

09IHRLZ

A.A. 2020/21

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea in Ingegneria Aerospaziale - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 60
Esercitazioni in aula 21
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Gherlone Marco - Corso 1 Professore Ordinario IIND-01/D 60 0 0 0 9
Pagani Alfonso - Corso 2   Professore Ordinario IIND-01/D 60 0 0 0 6
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/04 8 B - Caratterizzanti Ingegneria aerospaziale
2020/21
Il corso si propone di fornire le nozioni di base per affrontare lo studio della risposta di un corpo deformabile soggetto a carichi statici concentrati e distribuiti. I concetti fondamentali vengono introdotti con riferimento a problemi inizialmente semplici e poi estesi ad ambiti sempre più ampi. L'inquadramento generale della materia viene sviluppato a valle di questo processo, quando lo studente ha acquisito adeguata padronanza dei concetti di base e confidenza con i procedimenti operativi in cui questi si traducono. Nel corso vengono studiati elementi strutturali semplici come travi, telai o comunque strutture che costituiscono un valido supporto all'intuizione e consentono di cogliere con immediatezza il significato dei modelli matematici con cui viene affrontato il problema. In particolare, vengono fornite le nozioni necessarie alla valutazione degli stati di deformazione e tensione provocati dai carichi sopra citati, alla determinazione delle tensioni massime prodotte da sistemi di forze elementari e al confronto di dette tensioni massime con le caratteristiche di resistenza dei materiali.
The main aim of this course is to give the basic notions in order to handle the response study of a deformable body subjected to distributed and point static loads. The basic concepts are introduced initially referring to simple problems and then considering cases of increasing complexity. The course general overview is developed downstream of this process when the student has gained adequate knowledge of the base notions and familiarity with the operational procedures. In the course real objects like beams and frame structures are studied. They are a valuable support to the intuition and they allow to easily understand the meaning of the mathematical models adopted to face the problem and to find its solution. In particular, the rudiments required to describe the stress states due to the above-mentioned loads, and to calculate the maximum stresses caused by simple load systems and to compare the maximum stresses with the material allowables are provided.
L’obiettivo principale del corso è fornire le conoscenze di base dell’analisi strutturale. In particolare, il risultato di apprendimento atteso è l'abilità di determinare lo stato di deformazione e tensione all’interno di schemi strutturali a travi in diverse condizioni di vincolo e carico statico. Il corso fornisce in tal modo allo studente le nozioni e gli strumenti necessari per eseguire calcoli di verifica e dimensionamento statico su elementi strutturali semplici tenendo conto dei requisiti di robustezza, rigidezza e stabilità.
Conoscenze matematiche e fisiche di base: grandezze vettoriali, regole di derivazione e integrazione.
Introduzione: sistemi di unità di misura, strutture aeronautiche, criteri di progetto, carichi, materiali. Definizione cinematica e statica dei vincoli piani. Sistemi liberi e vincolati, labili, isostatici o iperstatici. Equazioni cardinali della statica. Calcolo delle reazioni vincolari; equazioni ausiliarie, diagramma di corpo libero. Esempi di calcolo. Travi: definizione, equazioni indefinite di equilibrio e caratteristiche di sollecitazione. Esempi di calcolo: travature isostatiche piane risolte con l’uso delle equazioni cardinali della statica, determinazione delle reazioni vincolari e tracciamento dei diagrammi delle caratteristiche di sollecitazione. Travature reticolari piane: definizione e metodi di soluzione nel caso isostatico (equilibrio ai nodi e sezioni di Ritter). Esempi di calcolo. Teoria dell'elasticità. Definizione delle componenti di deformazione. Definizione delle componenti di tensione, equazioni indefinite di equilibrio, rotazione del sistema di riferimento e direzioni principali. Stato di tensione piano. Principio dei Lavori Virtuali (PLV): formulazione generale. Equazioni costitutive dei materiali: legge costitutiva elastica, l’elasticità lineare. Problema elastico lineare. I materiali isotropi: prove di caratterizzazione e determinazione degli ammissibili, criteri di resistenza. Teoremi di Betti, Clapeyron e Castigliano. Il solido di de Saint Venant: ipotesi fondamentali. Tensione e compressione. Flessione retta. Sforzo normale eccentrico e flessione deviata. Torsione: sezioni circolari e generiche, sezioni in parete sottile. Taglio retto e taglio deviato: sezioni sottili. Metodi di calcolo dello spostamento. L’equazione differenziale della linea elastica, il Teorema di Castigliano, il PLV: formulazioni nel caso trave. Applicazioni al calcolo di spostamenti e rotazioni in strutture iso- e iper-statiche e alla risoluzione di travature iperstatiche. Esempi di calcolo. Instabilità: instabilità globale di un’asta compressa.
Nelle esercitazioni numeriche si acquisiranno i concetti fondamentali della geometria delle aree (baricentri, momenti statici, momenti d’inerzia, teoremi di trasposizione dei momenti statici e d’inerzia, direzioni principali e centrali di inerzia) e si svolgeranno esercizi di applicazione degli aspetti teorici visti a lezione: calcolo delle proprietà di una sezione, risoluzione di travature isostatiche piane (equazioni cardinali della statica, equazioni indefinite di equilibrio della trave), anche reticolari (equilibrio ai nodi, sezioni di Ritter), determinazione di spostamenti e rotazioni notevoli in travature iso- e iper-statiche e soluzione di travature iperstatiche (equazione della linea elastica, Teorema di Castigliano, PLV), determinazione dello stato di tensione e verifica di resistenza su sezioni notevoli di travature iso- e iper-statiche. È anche prevista un’esercitazione sperimentale facoltativa sulla flessione di una trave semplicemente appoggiata (DEXPILAB).
Appunti ed esercizi forniti dai docenti Testo di riferimento: • per il corso tenuto dal prof. Gherlone: Marco Gherlone, Fondamenti di meccanica strutturale, Aracne Editrice • per il corso tenuto dal prof. Pagani: Erasmo Carrera, Maria Cinefra, Fondamenti di meccanica strutturale, CLUT Testi consigliati per eventuali approfondimenti sulla parte teorica: • Luciano Nunziante, Luigi Gambarotta, Antonio Tralli, Scienza delle Costruzioni, McGraw-Hill • Alberto Carpinteri, Scienza delle Costruzioni, vol. 1, Pitagora Editrice • Franco Algostino, Giorgio Faraggiana, Angià Sassi Perino, Scienza delle costruzioni, Città Studi Edizioni Testi consigliati per eventuali ulteriori esercizi: • Erasmo Viola, Esercitazioni di Scienza delle Costruzioni, vol. 1 (Strutture isostatiche e geometria delle aree), Pitagora Editrice • Erasmo Viola, Esercitazioni di Scienza delle Costruzioni, vol. 2 (Strutture iperstatiche e verifiche di resistenza), Pitagora Editrice
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;
Per il corso del prof. Gherlone In coerenza con i risultati di apprendimento attesi, l’esame è finalizzato alla verifica delle capacità dello studente di determinare lo stato di deformazione e tensione di semplici travature ed all’utilizzo di tali informazioni al fine di effettuare analisi di robustezza, rigidezza e stabilità. Il controllo dell'apprendimento avviene mediante una prova scritta della durata di 2h 15m (da svolgere secondo la modalità EXAM + RESPONDUS) articolata in: • uno o più esercizi (a seconda della complessità degli stessi), analoghi a quelli visti durante il corso e relativi all’analisi di travature soggette a carichi statici; • una o più domande sugli argomenti teorici svolti a lezione. Durante la prova scritta non è possibile consultare alcun tipo di materiale (testi, dispense, appunti e formulari sono vietati). Le domande di teoria valgono fino ad un massimo di 15 punti sul totale disponibile di 30. La valutazione del report sull’esercitazione sperimentale facoltativa permette di ottenere fino ad 1 punto aggiuntivo. L’esame è superato se si raggiungono almeno 18 punti. I risultati dell’esame vengono comunicati sul portale della didattica, insieme alla data in cui gli studenti possono visionare il compito e chiedere chiarimenti. Per il corso del prof. Pagani In coerenza con i risultati di apprendimento attesi, l’esame è finalizzato alla verifica delle capacità dello studente di determinare lo stato di deformazione e tensione di semplici travature ed all’utilizzo di tali informazioni al fine di effettuare analisi di robustezza, rigidezza e stabilità. Il controllo dell'apprendimento avviene mediante una prova orale articolata in: • uno o più domande su esercizi (a seconda della complessità degli stessi), analoghi a quelli visti durante il corso e relativi all’analisi di travature soggette a carichi statici; • una o più domande sugli argomenti teorici svolti a lezione. La valutazione del report sull’esercitazione sperimentale facoltativa permette di ottenere fino ad 1 punto aggiuntivo. L’esame è superato se si raggiungono almeno 18 punti.
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;
Per il corso del prof. Gherlone In coerenza con i risultati di apprendimento attesi, l’esame è finalizzato alla verifica delle capacità dello studente di determinare lo stato di deformazione e tensione di semplici travature ed all’utilizzo di tali informazioni al fine di effettuare analisi di robustezza, rigidezza e stabilità. Il controllo dell'apprendimento avviene mediante una prova scritta: • della durata di 2h 15m e da svolgere secondo la procedura EXAM + RESPONDUS per la modalità remota; • della durata di 2h e da svolgere in aula per la modalità in presenza. La prova è articolata in: • uno o più esercizi (a seconda della complessità degli stessi), analoghi a quelli visti durante il corso e relativi all’analisi di travature soggette a carichi statici; • una o più domande sugli argomenti teorici svolti a lezione. Durante la prova scritta non è possibile consultare alcun tipo di materiale (testi, dispense, appunti e formulari sono vietati). Le domande di teoria valgono fino ad un massimo di 15 punti sul totale disponibile di 30. La valutazione del report sull’esercitazione sperimentale facoltativa permette di ottenere fino ad 1 punto aggiuntivo. L’esame è superato se si raggiungono almeno 18 punti. I risultati dell’esame vengono comunicati sul portale della didattica, insieme alla data in cui gli studenti possono visionare il compito e chiedere chiarimenti. Per il corso del prof. Pagani In coerenza con i risultati di apprendimento attesi, l’esame è finalizzato alla verifica delle capacità dello studente di determinare lo stato di deformazione e tensione di semplici travature ed all'utilizzo di tali informazioni al fine di effettuare analisi di robustezza, rigidezza e stabilità. Il controllo dell'apprendimento avviene mediante una prova orale articolata in: • uno o più domande su esercizi (a seconda della complessità degli stessi), analoghi a quelli visti durante il corso e relativi all’analisi di travature soggette a carichi statici; • una o più domande sugli argomenti teorici svolti a lezione. La valutazione del report sull’esercitazione sperimentale facoltativa permette di ottenere fino ad 1 punto aggiuntivo. L’esame è superato se si raggiungono almeno 18 punti.
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