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Anno Accademico 2009/10
07ALPDS
Costruzione di macchine
Corso di L. Specialistica in Ingegneria Meccanica - Vercelli
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Gugliotta Antonio ORARIO RICEVIMENTO     28 10 10 0 17
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/14 5 B - Caratterizzanti Ingegneria meccanica
Obiettivi dell'insegnamento
Il corso ha lo scopo di fornire criteri e metodologie avanzate per il calcolo ed il progetto a fatica di organi di macchine.
Competenze attese
Al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di comprendere i meccanismi di collasso a fatica a basso numero di cicli, in presenza di difetti, in presenza di temperature e sollecitazioni elevate, e di valutarne gli effetti nella verifica di progetto di elementi di macchine.
Prerequisiti
Per frequentare il corso con profitto lo studente deve aver appreso ed assimilato i contenuti degli insegnamenti di Comportamento meccanico dei materiali e di Elementi costruttivi delle macchine.
Programma
Meccanica della frattura:
La meccanica della frattura nella progettazione meccanica, approccio energetico e di campo, teoria di Griffith, equazioni di Westergaard, tensioni intorno all'apice della cricca, fattore di intensificazione delle tensioni, modi di frattura. Stato di deformazione all'apice del difetto, raggio plastico, validità della MFLE.
Tenacità alla frattura, prove sperimentali. Caratterizzazione dei difetti. Calcolo di progetto e verifica statica. Calcolo della propagazione del difetto, legge di Paris, di Broek, di Walker, di Forman. Propagazione del difetto per carichi ad ampiezza variabile; modello di Wheeler del ritardo, Calcolo di propagazione del difetto in presenza di carichi random, spettri di carico.
Metodi di conteggio dei cicli: level crossing, peak counting, simple range, rainflow, rainflow semplificato, programma di calcolo.

Fatica.
Fatica a basso numero di cicli, prove in controllo di deformazione, relazione tensione de formazione monotona, cicli di isteresi, equazione tensione deformazione ciclica, strain hardening e strain softening, relazione deformazione-durata, modello a quattro parametri, effetto della tensione media: equazione di Morrow e di Smith-Watson-Topper. Metodi di predizione della durata, danneggiamento.
Fatica dei materiali e stato di tensione triassiale, stato dell'arte, ipotesi di Gough e Pollard, metodo di Sines e relative estensioni.

Creep.
Descrizione del fenomeno fisico, applicazioni; metodi di previsione del creep: metodi sperimentali,: Mechanical acceleration method, Thermal acceleration Methods, Abridged method; ipotesi di calcolo; teorie empiriche: teoria di Larson Miller e Manson Haferd; creep uniassiale (leggi deformazione-tempo e deformazione-tensione); creep cumulativo: ipotesi del time hardening, strain hardening e life fraction rule. Creep e Fatica.
Laboratori e/o esercitazioni
Le esercitazioni verteranno su applicazioni pratiche degli argomenti svolti a lezione; sono previste attività di laboratorio informatico con applicazioni pratiche di codici di calcolo nel campo della meccanica della frattura e del conteggio di cicli. Sono altresì previste attività di laboratorio sperimentale per la valutazione del creep in elementi semplici
Lo studente dovrà predisporre una relazione contenente i testi delle esercitazioni con l'eventuale materiale di supporto e la risoluzione dettagliata dei problemi proposti.
Bibliografia
Appunti del corso.
A. Gugliotta, Introduzione alla meccanica della frattura lineare elastica, Levrotto&Bella
J. A. Collins, Failure of materials in mechanical design, Wiley.
H.O. Fuchs, R.I. Stephens, Metal fatigue in engineering, Wiley

Per un ulteriore approfondimento si possono consultare i testi:
D. Broek, Elementary engineering fracture mechanics, Martinus Nijhoff Publishers, IV ed.
S. T. Rolfe, J. M. Barsom, Fracture and fatigue control in structures, Prentice- Hall
Controlli dell'apprendimento / Modalità d'esame
L'esame consiste in una prova orale sugli argomenti illustrati a lezione e sulle attività svolte nelle esercitazioni in aula e in laboratorio.
Per la partecipazione alla prova orale è necessario presentare la relazione relativa alle esercitazioni svolte.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2009/10
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