Il corso ha l’obiettivo di fornire ai dottorandi una panoramica ampia e applicativa sulle metastrutture e sul loro ruolo nell’ingegneria moderna. Le metastrutture sono sistemi progettati attraverso l’organizzazione controllata di celle elementari ripetute, la cui geometria consente di ottenere proprietà meccaniche e funzionali difficilmente raggiungibili con materiali e strutture tradizionali. Particolare attenzione sarà dedicata al legame tra geometria e prestazioni. Il corso mostrerà come variazioni nella forma, nell’orientazione, nella connettività e nella distribuzione spaziale delle celle possano modificare rigidezza, anisotropia, deformabilità, risposta dinamica, isolamento vibrazionale e capacità di assorbimento energetico. Una parte significativa del corso sarà dedicata alle applicazioni delle metastrutture in ambito strutturale, vibroacustico, energetico e multifisico. Saranno discussi esempi relativi a strutture leggere, componenti architettati, sistemi per il controllo delle vibrazioni, dispositivi per assorbimento d’urto, materiali cellulari e configurazioni tridimensionali innovative. La modellazione numerica sarà presentata come strumento di supporto alla comprensione e alla progettazione delle metastrutture. Verranno introdotti esempi di analisi agli elementi finiti, strategie di omogeneizzazione e semplici procedure di post-processing, con l’obiettivo di collegare la geometria della cella alle proprietà equivalenti e alla risposta globale della struttura.

Sono richieste conoscenze di base di meccanica delle strutture, scienza delle costruzioni e comportamento dei materiali. È utile, ma non indispensabile, una conoscenza preliminare del metodo degli elementi finiti, della modellazione numerica e dell’analisi strutturale lineare. Conoscenze elementari di MATLAB o di altri ambienti di calcolo scientifico possono facilitare la comprensione degli esempi di post-processing numerico.

Il corso introduce il concetto di metastruttura, con particolare attenzione al ruolo della geometria delle celle ripetute nella definizione della risposta globale. Dopo una panoramica sui metamateriali e sulle metastrutture, verranno analizzate le principali architetture cellulari e le loro applicazioni in diversi ambiti dell’ingegneria moderna. Il programma prevede i seguenti argomenti principali: • Introduzione a metamateriali e metastrutture: definizioni, differenze, finalità e ambiti applicativi. • Stato dell’arte sulle metastrutture e sulle architetture cellulari. Principali famiglie geometriche: honeycomb, strutture reticolari, lattice, auxetiche, re-entrant, chiral e configurazioni tridimensionali. • Relazione tra geometria della cella elementare e comportamento globale della metastruttura. • Proprietà meccaniche e funzionali: rigidezza, anisotropia, deformabilità controllata, comportamento auxetico, assorbimento energetico e risposta dinamica. • Applicazioni strutturali: alleggerimento, incremento della rigidezza specifica, componenti architettati e strutture multifunzionali. • Applicazioni vibroacustiche: isolamento dalle vibrazioni, controllo della propagazione delle onde e attenuazione del rumore. • Applicazioni energetiche e di assorbimento d’urto: strutture per dissipazione, crashworthiness e protezione da impatti. • Applicazioni multifisiche: accoppiamento tra risposta meccanica, termica, acustica e dinamica. • Metastrutture 2D e 3D: potenzialità, limiti tecnologici, criticità progettuali e scenari applicativi. • Strategie di progettazione e confronto tra diverse architetture cellulari. • Cenni alla modellazione numerica di celle ripetute e metastrutture complete. • Cenni all’uso di approcci agli elementi finiti, inclusi modelli semplificati e modelli più dettagliati, per l’analisi del comportamento meccanico. • Introduzione a strategie di omogeneizzazione numerica e identificazione delle proprietà equivalenti. • Esempi di applicazione a metastrutture periodiche, reticolari e architettate. • Cenni all’uso di script MATLAB per la generazione parametrica di geometrie, l’organizzazione dei dati numerici e il post-processing dei risultati.

In presenza

Presentazione report scritto

P.D.1-1 - Febbraio