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Devis BELLUCCI
Ricercatore t.d. art. 24 c. 3 lett. B
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari"
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Insegnamento: Progettazione di Materiali e Sistemi Avanzati
Ingegneria dei materiali (Offerta formativa 2022)
Obiettivi formativi
Fornire gli strumenti necessari per la previsione del comportamento dei materiali e la loro progettazione. Saper individuare i requisiti di progetto e applicare criteri oggettivi per la selezione del materiale e del processo.
Al termine del corso lo studente sarà in grado di:
-conoscere i fondamenti della modellazione dei materiali
-conoscere il metodo ad elementi finiti
-conoscere i fondamenti dei principali metodi numerici
-saper progettare un componente ed identificare un materiale idoneo
Prerequisiti
Nessuno
Programma del corso
1 CFU (9 ore) - Introduzione: la modellazione nella scienza dei materiali dalla scala atomistica a quella macroscopica e fondamenti della modellazione su base microstrutturale.
2 CFU (18 ore) - Il metodo ad elementi finiti (FEM).
1 CFU (9 ore) - Metodi numerici per l’ingegneria dei materiali (equazioni fondamentali nella scienza dei materiali, comportamento meccanico dei materiali, metodo delle differenze finite (FD), metodi stocastici).
3 CFU (27 ore) – Applicazione del metodo FEM alla progettazione: a) l'uso degli elementi finiti per lo studio delle proprietà dei materiali e delle strutture: - utilizzo di un codice commerciale per la stress analysis e la progettazione di un pezzo meccanico (scala macroscopica); b) fondamenti della modellazione su base microstrutturale. Utilizzo di un codice FEM per la modellazione microstrutturale (OOF).
Metodi didattici
L'insegnamento si svolge con le modalità di seguito riportate:
- Lezioni frontali (circa 27 ore), (con slide).
- Esercitazioni finalizzate alla progettazione dei componenti e dei materiali compositi (circa 27 ore). Verranno utilizzati codici commerciali e di ricerca basati sulla metodologia FEM (con consegna di relazioni). -Verrà inoltre prevista la realizzazione di un progetto (in gruppo di tre studenti) volto a mettere in pratica le nozioni acquisite. Sarà infine prevista una discussione collegiale per esaminare criticamente il progetto realizzato, evidenziandone criticità e punti di forza.
Il corso è erogato in lingua italiana.
La frequenza non è obbligatoria, ma fortemente consigliata.
Testi di riferimento
[1] M. Rappaz, M. Bellet, M. Deville, Numerical Modeling in Materials Science and Engineering, Springer, 2003.
[2] R.D. Cook, D.S. Malkus, M.E. Plesha, Concepts and applications of the finite element analysis, John Wiley & Sons
[3] F.L. Matthews, G. A.O. Davies, D. Hitchings and C. Soutis, Finite element modeling of composite and structures, CRC, Woodhead Publishing Limited
Verifica dell'apprendimento
L'accertamento del profitto (esame) viene svolto con modalità e criteri di seguito riportati.
- Svolgimento di una prova scritta finale (40 minuti) in cui si valutano i risultati di apprendimento complessivamente acquisiti dallo studente. La prova scritta è costituita da domande a risposta aperta.
- Colloquio orale (15 minuti).
- Nell’attribuzione del punteggio finale viene valutato in maniera preponderante il livello delle conoscenze teoriche acquisite (anche dalle relazioni) e della capacità di applicare le conoscenze acquisite. Viene inoltre tenuto in considerazione il livello di autonomia di giudizio e di abilità comunicative. In particolare, gli indicatori (caratteristiche accertate) di valutazione sono: i) conoscenze teoriche acquisite (anche dalle relazioni 50%), ii) capacità di applicare le conoscenze acquisite con la realizzazione del progetto (30%), iii) autonomia di giudizio (10%) e iv) abilità comunicative (10%).
- La votazione finale è espressa in trentesimi, con eventuale lode.
- La votazione finale sarà la media pesata (50% scritto e 50% orale) delle votazioni conseguite nelle prove scritta e orale.
- In caso di votazione insufficiente (inferiore a 18/30) è necessario ripetere la prova scritta (dopo almeno 20 giorni).
Risultati attesi
Conoscenza e capacità di comprensione: Tramite lezioni in aula e discussioni collegiali lo studente acquisisce la conoscenza di materiali avanzati e compositi e i metodi principali di modellazione FEM (sia alla micro che alla macroscala). Pertanto lo studente acquisisce la capacità di progettare materiali e sistemi avanzati.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Tramite le esercitazioni pratiche al computer, le attività di gruppo, coadiuvate dal materiale didattico fornito e da ricerca bibliografica, lo studente acquisisce gli strumenti per reinterpretare e applicare le conoscenze acquisite in ambito di simulazione del comportamento dei materiali per la determinazione di proprietà di materiali e di sistemi avanzati.
Autonomia di giudizio:
Lo studente sarà in grado di leggere e comprendere testi avanzati e la letteratura specialistica, migliorare le proprie capacità di valutazione critica dei risultati ottenuti e delle approssimazioni fatte, scegliere i metodi più appropriati per il problema in esame, valutare e interpretare i risultati. Inoltre, tramite le relazioni scritte sulle esercitazioni lo studente sarà in grado di comprendere, discutere criticamente ed esporre i risultati ottenuti e le scelte progettuali fatte.
Abilità comunicative:
Lo studente acquisisce il linguaggio tecnico-specialistico che gli permetterà di dialogare con tecnici nell’ambito dei materiali e della progettazione e di tradurre concetti anche complessi in un linguaggio comprensibile al non-specialista ma garantendo la correttezza delle informazioni fornite. Il colloquio finale e le relazioni scritte abilitano a presentare i dati in modo efficace, a discuterli sulla base delle approssimazioni fatte, a esprimere i concetti con linguaggio appropriato e conciso e a sostenere un contradditorio.
Capacità di apprendimento: le attività descritte consentono allo studente di acquisire gli strumenti metodologici per potere provvedere autonomamente al proprio aggiornamento.