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 e 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 di un modello semplificato di componente e/o struttura; • Disegnare e quantificare le caratteristiche di sollecitazione presenti in 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 stato 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 statico. (1 CFU) • Configurazione deformata di travi (equazione della linea elastica), soluzione di problemi iperstatici e instabilità elastica. (1 CFU) • Fatica meccanica mono-assiale ad alto numero di cicli (HCF): parametri caratteristici, metodo stair-case, diagramma SNP, diagramma di Woheler (curva SN), retta di Basquin, effetto della tensione media (diagrammi di Haigh e di 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 su ‘Rilievo della linea elastica di trave su due appoggi caricata in mezzeria’ o su ‘Rilievo del centro di taglio su trave a sezione aperta’. 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. E’ possibile produrre una relazione relativa a soltanto una delle due esperienze proposte e quindi accedere alla valutazione in punti se la relazione viene consegnata entro il 13/1/2024 caricandola nella sezione ‘Elaborati’ del portale della didattica. Maggiori indicazioni sulle modalità di consegna saranno fornite a lezione dai docenti.

• Lezioni teoriche (48 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 facoltativo: • 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).

Slides; Libro di testo; Esercizi; Esercizi risolti; Esercitazioni di laboratorio; Materiale multimediale ; Strumenti di simulazione; Strumenti di auto-valutazione;

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 2-3 esercizi articolati in più quesiti a risposta numerica e/o grafica e da 1-2 domande di teoria a risposta aperta. Per accedere allo scritto, è necessario presentarsi muniti di documento di identificazione, calcolatrice scientifica non programmabile, 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. La valutazione della relazione relativa all’esperienza facoltativa di laboratorio (DeXpiLab) viene sommata soltanto se la valutazione dell’esame scritto risulta già sufficiente. • 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 programma del corso. Anche la chiarezza espositiva, i passaggi analitici e le rappresentazioni grafiche costituiscono oggetto di valutazione. La risposta a ciascuna singola domanda orale è valutata in trentesimi, il voto della prova orale è calcolato come media dei voti parziali assegnati a ciascuna risposta. 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 relazione dell'esperienza facoltativa di laboratorio (DeXpiLab).

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.