L’insegnamento è la base di formazione in ambito strutturale dell’ingegneria meccanica e costituisce le fondamenta dello specifico percorso formativo che si svilupperà e completerà nel corso degli anni successivi al fine di abilitare lo/la studente/studentessa all’esercizio della professione. L'insegnamento ha come obiettivo il fornire le conoscenze di base e le abilità necessarie fondamentali per eseguire il dimensionamento e la verifica strutturale di modelli di componenti/strutture soggetti a carichi statici e variabili nel tempo.

Al termine dell’insegnamento lo/la studente/studentessa sarà in grado di: • Definire un equilibrio di forze e ricavare le reazioni vincolari in un modello semplificato di componente e/o struttura; • Disegnare e quantificare le caratteristiche di sollecitazione presenti su un modello semplificato di componente e/o struttura; • Determinare quale sia la sezione maggiormente sollecitata e su questa definire il punto in cui si manifesta lo stato tensionale più gravoso ai fini della resistenza; • Definire, in funzione del tipo di carico (statico o affaticante) e del tipo di cedimento del materiale (fragile o duttile), l’ipotesi di cedimento più appropriata e calcolare la tensione equivalente; • Valutare le proprietà del materiale e se necessario scegliere il materiale più idoneo all’applicazione; • Calcolare, in funzione delle richieste di verifica e/o progetto, l’appropriato coefficiente di sicurezza e/o la dimensione geometrica incognita e/o la durata del componente e/o struttura.

Le conoscenze pregresse richieste per una proficua frequentazione dell’insegnamento sono: • Studio di funzione, calcolo di derivate e integrali, calcolo matriciale, problema agli autovalori • Concetti base di cinematica, statica e dinamica

• Richiami e completamento delle nozioni fondamentali di statica (forze, momenti, risultanti, equivalenza di sistemi di carico), carichi concentrati e distribuiti, vincoli fondamentali, grado di iperstaticità. Equazioni di equilibrio alla traslazione e alla rotazione nel piano e nello spazio. (1 CFU) • Caratteristiche di sollecitazione in elementi strutturali mono-dimensionali soggetti a carichi nel piano e nello spazio. Solido di de St Venant: comportamento estensionale, flessionale, torsionale e a taglio. Stato di tensione e di deformazione. (3 CFU) • Caratteristiche meccaniche statiche dei materiali di interesse ingegneristico, criteri di cedimento per materiali a comportamento fragile e duttile, coefficiente di sicurezza. (1 CFU) • Configurazione deformata di travi (equazione della linea elastica), soluzione di problemi iperstatici e instabilità elastica. (1 CFU) • Fatica meccanica monoassiale ad alto numero di cicli (HCF): parametri caratteristici, diagramma SNP, metodo stair-case, effetto della tensione media (diagrammi di Haigh, Goodman-Smith). Dal materiale al componente: effetto della finitura superficiale, del tipo di carico, delle dimensioni ed effetto d’intaglio. Durata del componente e coefficiente di sicurezza a fatica. Fatica con sollecitazioni di ampiezza variabile. Metodo rain-flow. Regola del danneggiamento cumulativo di Palmgren-Miner. (2 CFU) Esercitazione di laboratorio (facoltativa) • Esperienza di laboratorio hands-on DeXpiLab ‘Linea elastica’: assemblaggio e utilizzo di un banco di prova e del relativo sistema di carico e acquisizione dei dati per la misura della linea elastica di una trave appoggiata. L’attività è individuale e facoltativa e si esegue mediante prenotazione al laboratorio aperto DeXpiLab del DIMEAS per consentire a tutti gli/le studenti/studentesse di disporre di una postazione dedicata. Nel caso non fosse ancora possibile accedere fisicamente al DeXpiLab per motivi di sicurezza connessi alla pandemia, sarà possibile svolgere l’attività ‘Virtual DeXpiLab’ su piattaforma web. E’ possibile produrre una relazione relativa all’esperienza e quindi accedere a una valutazione in punti se la relazione viene consegnata entro la chiusura del periodo didattico di prima frequenza. Maggiori indicazioni sulle modalità di consegna saranno fornite a lezione dai docenti.

• Lezioni teoriche (47 ore) riguardanti gli argomenti del programma; • Esercitazioni in aula (33 ore) a squadre sugli argomenti trattati a livello teorico riguardanti il calcolo delle reazioni vincolari di strutture monodimensionali, calcolo e tracciamento delle caratteristiche di sollecitazione, calcolo delle proprietà geometriche delle sezioni, calcolo dello stato di tensione e deformazione del punto più sollecitato, calcolo delle tensioni in presenza di carichi variabili, calcolo del coefficiente di sicurezza statico e a fatica; • Esercitazione di laboratorio facoltativa (2 ore)

Testo di riferimento: • A. Somà, Fondamenti di meccanica strutturale, Ed. Levrotto & Bella, 2019. Possibili testi addizionali di approfondimento: • R.C. Juvinall, K.M. Marshek, Fondamenti della progettazione dei componenti delle macchine, Ed. ETS. • J. A. Collins, Failure of materials in mechanical design, Ed. J. Wiley. • M. Rossetto, Introduzione alla fatica dei materiali e dei componenti meccanici, Ed. Levrotto & Bella. • L. Goglio, Fondamenti di Meccanica Strutturale (shareware). Materiale aggiuntivo: • Dispense caricate sul portale della didattica durante il periodo didattico. • Materiale multimediale integrativo alle lezioni teoriche.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa;

Exam: Written test; Optional oral exam;

... L’esame ha lo scopo di verificare le competenze indicate nella Sezione “Risultati dell’apprendimento attesi”. Gli obiettivi che l'esame intende accertare sono pertanto: la corretta scrittura degli equilibri di forze e la corretta valutazione delle reazioni vincolari, la corretta valutazione e rappresentazione grafica delle caratteristiche di sollecitazione, la corretta determinazione della sezione maggiormente sollecitata e l’identificazione del punto con lo stato tensionale più gravoso, la corretta scelta dell’ipotesi di cedimento più appropriata per il calcolo della tensione equivalente, la corretta valutazione del coefficiente di sicurezza e/o della dimensione geometrica e/o della durata del modello di componente/struttura in esame. • Esame scritto: la prova ha durata di 2,5 ore ed è composta da 3 esercizi articolati in più quesiti a risposta numerica e/o grafica e da 1 domanda di teoria a risposta aperta. Per accedere al compito scritto, è necessario presentarsi muniti di documento di identificazione, calcolatrice scientifica, cancelleria minima (penna blu o nera, matita, gomma, righello, squadrette e compasso). Durante lo scritto non è consentito consultare appunti o altro materiale. Anche la chiarezza espositiva e le rappresentazioni grafiche costituiscono oggetto di valutazione. L’esame scritto viene superato se si raggiunge un punteggio maggiore o uguale a 18/30. • Esame orale: possono sostenere l’esame orale soltanto gli/le studenti/studentesse che hanno ottenuto un punteggio minimo dello scritto pari a 18/30. L’orale deve essere affrontato nell’ambito dello stesso appello dello scritto. L’orale consiste nella risposta a un minimo di 2 domande sul contenuto dell’intero insegnamento. L'elaborato della prova facoltativa di laboratorio (DeXpiLab) non è obbligatorio al fine del superare dell'esame. Se consegnato entro la scadenza (fissata a prima della conclusione del periodo didattico di prima frequenza) verrà valutato fra 0 e 2 punti e la valutazione sarà valida anche per gli appelli successivi. La valutazione dell'elaborato viene sommata soltanto se la valutazione dell’esame scritto risulta già sufficiente. La facoltà di non sostenere l’orale comporta: • Per coloro che abbiano conseguito nel compito scritto un punteggio compreso tra 18 e 26, la registrazione del punteggio ottenuto come voto finale in trentesimi; • Per coloro che abbiano conseguito nello scritto un punteggio superiore a 26, la registrazione di un voto finale pari a 26/30. L’assenza alla data disponibile per l’esame orale viene considerata come scelta di non sostenere l’esame orale e quindi come implicita accettazione del voto ottenuto nello scritto, secondo le regole sopra esposte. Non occorre quindi comunicare ai docenti la volontà di non sostenere l’esame orale. Il voto finale dell’esame è calcolato come media aritmetica delle valutazioni conseguite nell’esame scritto e orale (facoltativo) alla quale verrà sommata la valutazione dell’eventuale elaborato della prova di laboratorio facoltativa (DeXpiLab). La valutazione dell'elaborato viene sommata soltanto se la valutazione dell’esame scritto risulta già sufficiente.

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.