Meccanica dei materiali

Finalità

Il corso presenta modelli del comportamento meccanico dei materiali, metodologie per la loro caratterizzazione sperimentale ed intende fornire una panoramica delle possibilità offerte dai nuovi materiali nella progettazione meccanica. Oltre ad approfondimenti relativi ai materiali a base metallica, si esaminano materiali non metallici quali i polimeri ed i ceramici. Particolare attenzione sarà dedicata al legame struttura - proprietà meccanica dei materiali compositi.

Programma

Richiami: Statistica e probabilità: definizioni, distribuzioni normale, log-normale, di Weibull, applicazioni a proprietà dei materiali. Meccanica del continuo: elasticità anisotropa lineare, elasticità finita, criteri di rottura. Panoramica sulle macchine di prova materiali. Micromeccanismi di rottura.
Meccanica della frattura: origini storiche e settori applicativi. Frattura fragile, caso elastico lineare, campi di tensione all'apice, Modi I/II/III, fattore di intensità degli sforzi o K, metodologie di determinazione di K, criteri di frattura in modo misto, meccanismi di tenacizzazione. Frattura duttile o elastoplastica, zona plastica, CTOD ed integrale J, misura della tenacità a frattura, diagrammi FAD.
Il fenomeno della fatica: fatica ad alto e a basso numero di cicli, limite di fatica, macchine e tecniche sperimentali, meccanismi di innesco del danneggiamento, fattori di influenza. Modelli di previsione, spettri di carico, approccio locale alle deformazioni, criterio di Neuber, teorie di danno accumulato, fatica multiassiale. La fase di propagazione di una fessura, classificazione delle fessure in base alla dimensione, diagramma da/dN - K, legge di Paris, K di soglia, meccanismi all'apice, previsione di vita residua.
Materiali non metallici: caratteristiche meccaniche di polimeri, materiali ceramici e vetri; specifici criteri di scelta e progettazione. Adesivi strutturali, caratteristiche degli incollaggi strutturali, comportamento meccanico dei giunti incollati
Meccanica dei materiali compositi: classificazione e definizioni, proprietà dei materiali di rinforzo (particelle, whiskers, fibre) e della matrice, procedure sperimentali, micromeccanica, teoria classica della laminazione, resistenza meccanica e criteri di rottura, danneggiamento; criteri di progettazione e applicazioni.

Attività d'esercitazione

Sono previste alcune dimostrazioni di laboratorio delle quali gli studenti prepareranno una relazione tecnica.

Modalità d'esame

L'esame consiste in una prova scritta, e nella presentazione e discussione di un rapporto tecnico su un tema di meccanica dei materiali.

Propedeuticità

Scienza delle costruzioni, Costruzione di macchine e Tecnologia meccanica .

Testi consigliati

N.E. DOWLING: " Mechanical Behavior of Materials ", Prentice-Hall International, 1993, ISBN 0-13-026956-5
S.R. SWANSON: " Introduction to design and analysis with advanced composite materials ", Prentice-Hall, 1997,ISBN 02-418554-X.
T.L. ANDERSON: " Fracture mechanics: fundamentals and applications ", 2.ed., CRC Press Boca Raton, 1995, ISBN 0849342600
T.A STOLARSKI: " Tribology in machine design ", Heinemann Oxford, 1990, ISBN 434 91826 1

Materiale fornito dal docente

Testi d'approfondimento

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