METODO DEGLI ELEMENTI FINITI NELLA PROGETTAZIONE MECCANICA

Crediti: 
6
Settore scientifico disciplinare: 
PROGETTAZIONE MECCANICA E COSTRUZIONE DI MACCHINE (ING-IND/14)
Anno accademico di offerta: 
2017/2018
Semestre dell'insegnamento: 
Primo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

Conoscenze e capacità di comprendere: mediante le lezioni frontali tenute durante il corso, lo studente acquisirà le basi del metodo degli elementi finiti e le conoscenze necessari per poter sviluppare un’analisi strutturale. Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
Mediante le esercitazioni pratiche svolte in laboratorio relativamente ad alcuni casi applicativi, gli studenti apprendono come applicare le conoscenze acquisite in un contesto reale di progettazione. Autonomia di giudizio
Lo studente dovrà essere in grado di comprendere e valutare in maniera critica le condizioni reali di funzionamento del componente analizzato, e utilizzando le conoscenze acquisite dovrà definire un modello di calcolo che simuli il suo comportamento meccanico.Capacità comunicative
Tramite le lezioni frontali e il confronto con il docente, lo studente acquisisce il lessico specifico inerente il metodo degli elementi finiti Ci si attende che, al termine del corso, lo studente sia in grado di trasmettere, in forma orale e in forma scritta, i principali contenuti del corso, quali idee, problematiche ingegneristiche e relative soluzioni. Lo studente deve comunicare le proprie conoscenze con mezzi adeguati, pertanto per la risoluzione di problemi numerici ci si attende l’utilizzo di software ad elementi finiti
Capacità di apprendimento
Lo studente che abbia frequentato il corso sarà in grado di approfondire le proprie conoscenze sul metodo degli elementi finiti attraverso la consultazione autonoma di testi specialistici, siti internet, anche al di fuori degli argomenti trattati strettamente a lezione, al fine di affrontare efficacemente l’inserimento nel mondo del lavoro o intraprendere percorsi di formazione successivi.

Contenuti dell'insegnamento

Il corso presenta le basi del metodo degli elementi finiti, metodo di analisi sempre più usato e diffuso nell’ambito della progettazione meccanica. Pertanto i contenuti proposti durante lo svolgimento delle lezioni riguardano gli aspetti teorici del metodo degli elementi finiti. In particolare durante il corso verranno descritti le principali tipologie di elementi finiti e relative formulazioni, limitazioni e applicazioni quali elemento asta, elemento trave, elementi bidimensionali in tensione piana, in deformazione piana e
assialsimmerici, elementi tridimensionali, elementi isoparametrici.Verranno inoltre descritti i criteri per la definizione dei modelli di calcolo ovvero i criteri di discretizzazione e le condizioni al contorno, i metodi di integrazione numerica, la fase di analisi dei risultati.Parallelamente verranno svolte in laboratorio delle esercitazioni guidate su casi pratici.

Programma esteso

Notazione matriciale e operazioni sulle matrici, richiami di meccanica
del continuo, il principio dei lavori virtuali; strutture reticolari piane: assemblaggio della matrice di rigidezza dell'elemento asta e
della struttura; elemento trave: soluzione esatta, soluzione approssimata, matrice di trasformazione, telai; elementi bidimensionali in tensione piana, in deformazione piana e
assialsimmerici: elementi rettangolari e triangolari, elementi finiti isoparametrici, integrazione numerica; elasticità lineare, criteri di discretizzazione, condizioni al contorno, assemblaggio e soluzione, analisi dei risultati

Bibliografia

Le slide proiettate durante il corso in formato PDF e tutto il materiale impiegato durante le lezioni e le esercitazioni (lucidi, schemi, fogli Excel) sono resi disponili agli studenti e condivisi sulla piattaforma Elly. Per poter accedere al materiale verrà fornita una password la prima giornata di lezione. Per gli studenti non frequentanti mandare una mail al docente enrica.riva@unipr.it avente come oggetto “Materiale FEM Elly”.In aggiunta al materiale condiviso, lo studente può approfondire personalmente alcuni argomenti affrontati durante il corso facendo riferimento ai seguenti testi:Cesari “ Introduzione al metodo degli elementi finiti”, Pitagora Editrice Bologna, 1989R. D. Cook “Finite Element Modelling for Stress Analysis”, John Wiley & Sons, Inc.O. C. Zienkiewicz, R. L. Taylor, J. Z. Zhu, “The Finite Element Method: Its Basis and Fundamentals”, 6th Ed., Butterworth-HeinemannO. C. Zienkiewicz, R. L. Taylor, “The Finite Element Method for Solid and Structural Mechanics”, 6th Ed., Butterworth-Heinemann

Metodi didattici

Il corso ha un peso di 6 CFU, che corrispondono a 24 ore di lezione e 30 ore di esercitazioni in laboratorio. Le attività didattiche saranno condotte privilegiando lezioni frontali in aula alternate a esercitazioni. Durante le lezioni frontali vengono affrontati gli argomenti del corso da un punto di vista teorico-progettuale, al fine di favorire la comprensione profonda delle tematiche e di far emergere eventuali preconoscenze sui temi in oggetto da parte dei formandi. Durante le esercitazioni svolte in classe, durante le quali è possibile avvalersi di strumenti personali di calcolo quali elaboratori, gli studenti saranno tenuti ad applicare la teoria ad un esercizio, ad un caso studio reale sviluppato secondo i criteri metodologici illustrati nelle lezioni e nel materiale bibliografico e didattico.Le slide e gli appunti utilizzate a supporto delle lezioni verranno caricate a inizio corso sulla piattaforma Elly. Per poter accedere al materiale verrà fornita una password la prima giornata di lezione. Per gli studenti non frequentanti mandare una mail al docente enrica.riva@unipr.it avente come oggetto “Materiale FEM Elly”.Gli appunti, i lucidi, e tutto il materiale condiviso è considerato parte integrante del materiale didattico. Si ricorda agli studenti non frequentanti di controllare il materiale didattico disponibile e le indicazioni fornite dal docente tramite la piattaforma Elly, unico strumento di comunicazione impiegato per il contatto diretto docente/studente.

Modalità verifica apprendimento

La verifica dell’apprendimento prevede una prova orale durante la quale lo studente dovrà sviluppare un'esercitazione, ovvero un’applicazione del metodo degli elementi finiti ad un problema reale, il cui tema verrà fornito in sede d'esame allo studente.La votazione finale viene calcolata sulla base della correttezza e completezza e della proprietà di esposizione delle risposte fornite dallo studente relativamente all’analisi strutturale svolta, ovvero alle scelte fatte in sede di definizione del modello di calcoli, semplificazioni, simmetrie, definizione della geometria, definizione della mesh e delle condizioni al contorno e alle domande teoriche che gli verranno poste durante l’esame.La prova è superata se raggiunge un punteggio pari ad almeno 18 punti. La lode viene assegnata nel caso del raggiungimento del massimo punteggio su ogni item a cui si aggiunga la padronanza del lessico disciplinare.

Altre informazioni

Non vi sono propedeuticità obbligatorie.