PORTALE DELLA DIDATTICA

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Fondamenti di meccanica strutturale

09IHRLZ

A.A. 2023/24

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
Filippi Matteo - Corso 1   Ricercatore a tempo det. L.240/10 art.24-B IIND-01/D 51 24 0 0 2
Pagani Alfonso - Corso 2   Professore Ordinario IIND-01/D 50,5 9,5 0 0 6
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/04 8 B - Caratterizzanti Ingegneria aerospaziale
2023/24
L'insegnamento 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, con particolare attenzione alle applicazioni aerospaziali. 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. Durante l'insegnamento 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 provide students with the basic knowledge necessary to analyze the response of a deformable body subjected to distributed and point static loads. The course covers basic concepts and initially solves simple problems, gradually increasing complexity with a focus on aerospace applications. The course overview is developed after students have acquired adequate knowledge of the fundamental concepts and operational procedures. During the course, students study simple structural elements such as beams and frame structures, valuable idealizations for developing intuition and understanding the mathematical models used to solve problems. Specifically, the course covers the necessary knowledge to describe stress states resulting from the loads mentioned above, calculate maximum stresses caused by simple load systems, and compare these maximum stresses with the material allowable.
L’obiettivo principale dell'insegnamento 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. L'insegnamento 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. Esempi di calcolo. Teoria dell'elasticità. Definizione delle componenti di deformazione e relazioni geometriche. Equazioni di congruenza. Definizione delle componenti di tensione, equazioni indefinite di equilibrio. Equazioni costitutive dei materiali: legge costitutiva elastica, l’elasticità lineare. I materiali isotropi: prove di caratterizzazione e determinazione degli ammissibili, criteri di resistenza. Energia elastica e lavoro delle forze esterne. Equazioni di equilibrio in forma integrale. Principio dei Lavori Virtuali (PLV): formulazione generale. Uso del PLV come condizione di equilibrio o di congruenza. 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 e 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.
L'insegnamento è strutturato in lezioni (60h) sugli argomenti elencati nel programma e in esercitazioni in aula (21h in 2 squadre). 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), 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.
Appunti ed esercizi forniti dai docenti Testo di riferimento: Erasmo Carrera, Maria Cinefra e Alfonso Pagani, Fondamenti di Teoria dell'Elasticità e delle Strutture, AIDAA Educational Series. Testi consigliati per eventuali ulteriori esercizi: Franco Algostino, Giorgio Faraggiana, Esercizi di Scienza delle costruzioni, Città Studi Edizioni
Slides; Esercizi; Esercizi risolti;
Modalità di esame: Prova scritta (in aula);
Exam: Written test;
... 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 2 ore articolata in: - uno o più esercizi (a seconda della complessità degli stessi), analoghi a quelli visti durante l'insegnamento 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. 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.
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.
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