INGEGNERIA MECCANICA (D.M. 270/04)

Conoscenza e capacità di comprensione Il corso si prefigge di fornire agli allievi ingegneri meccanici una dimestichezza con i principali metodi valutazione e gestione dell’affidabilità già nella fase della Progettazione Meccanica. Si vuole sviluppare competenze relative all’uso di tecniche FMEA, DFMEA, FTA, Robust Design da utilizzarsi in fase di progettazione per migliorare il comportamento del componente o del sistema meccanico in termini di variazione di comportamento e di affidabilità. Capacità di applicare conoscenza e comprensione Al termine del corso lo studente avrà le capacità di applicare in fase di progettazione le conoscenze acquisite nell’ambito delle principali tecniche di valutazione e gestione del comportamento delle macchine con metodi che consentano di tener conto della variabilità naturale dei diversi parametri e della descrizione probabilistica e statistica del loro comportamento. Eventuali ulteriori risultati di apprendimento attesi, relativamente alla autonomia di giudizio: lo studente acquisirà autonomia di giudizio sul modello affidabilistico da adottare e sullo strumento più opportuno (FMEA, Robust Design etc) in linea con le vigenti normative.

Cenni di statistica descrittiva e inferenziale. Modalità di rottura e cenni di failure analisys Metodi probabilistici e statistici: funzioni di guasto (funzione gaussiana, funzione di Weibull, funzione esponenziale, ecc.), funzione di affidabilità, tasso di guasto, MTBF. Interpolazione di dati sperimentali. stima dei parametri. Reti di affidabilità per sistemi meccanici complessi. Progettazione meccanica tramite metodi affidabilitstici. Euronorm. Scelta del coefficiente di sicurezza in base a considerazioni probabilistiche. Metodi per aumentare l’affidabilità: selezione dei componenti, collaudo, derating, ridondanza. DFMEA, FMEA e FMECA: esempi di stesura delle tabelle per organi meccanici di semplice funzionamento. Albero dei guasti. Robust Design e Analisi DOE.

Contenuti di progettazione meccanica della laurea LT30 Ingegneria Meccanica

Il corso prevede lezioni teoriche frontali, Esercitazioni in aula e lo sviluppo di un progetto da portare all'esame (facoltativo). La capacità di apprendimento sarà stimolata attraverso slide in power point e discussioni in aula. Le capacità di apprendimento saranno inoltre stimolate da esercitazioni dimostrative condotte in aula dove saranno utilizzate strumentazioni e software per l’analisi dei dati e il loro utilizzo in fase di progettazione. Le abilità comunicative, orali, scritte e pratiche dello studente saranno stimolate attraverso la discussione in aula, lo svolgimento di test dimostrativi. Infine, sarà acquisita abilità nella redazione del report di prova.

L’esame consiste in una prova orale che comprende l’eventuale discussione di un progetto facoltativo svolto dai candidati e relativo ad una delle tecniche approfondite durante il corso. Lo scopo è quello di verificare le capacità dello studente nell’utilizzo nella progettazione meccanica degli strumenti statistici ed affidabilistici proposti nel corso. L’esame si considera superato se l’allievo è in grado di: 1. Scegliere il modello statistico opportuno per il problema di progettazione affrontato; 2. impostare la DFMEA su un caso studio; 3. Calcolare correttamente l’indice di affidabilità di un sistema meccanico; 4. Impostare le modalità di gestione dei parametri aleatori con il Robust Design. La prova orale verterà su 3 argomenti dei corso. Il punteggio massimo verrà dato a chi non solo è in grado di impostare il problema, ma che è in grado di svolgere correttamente i calcoli relativi. La prova altresì intende verificare le conoscenze dello studente in relazione alla capacità di sintetizzare ed integrare gli argomenti trattati nel corso verificando il livello di comprensione dell’argomento, le capacità espressive e l’utilizzo della terminologia appropriata.

Dispense didattiche disponibili in formato elettronico (pdf) sul Team del corso in MSTEAMS. Montgomery, Runger, Hubele: "Statistica per l'ingegneria" EGEA edizioni Beretta:"Affidabilità delle costruzioni meccaniche", Springer Seong-woo Woo – “Reliability Design of Mechanical Systems - A Guide for Mechanical and Civil Engineer” – Springer Consigliato: Beretta – “Affidabilità delle costruzioni meccaniche” - Springer

Il corso si prefigge di fornire conoscenze specifiche sugli argomenti relativi alle interazioni all’interfaccia tra componenti e organi di macchine in condizioni di attrito secco e lubrificato. Contestualmente, le lezioni saranno finalizzate all'apprendimento delle principali tecniche di simulazione numerica delle condizioni di contatto in ambito puramente repulsivo, adesivo-repulsivo e mediato da lubrificante.

1. Cenni di meccanica del contatto repulsiva (8 h, 0.8 CFU): Cenni sulla rugosità superficiale. Teoria del contatto elastico Hertziano per geometrie sferiche ed elissoidali, campo di spostamenti e di sforzi all’interfaccia. Implementazione numerica del problema di contatto. 2. Studio delle interfacce adesive (16 h, 1.6 CFU): Forze di adesione tra molecole e solidi, forze di van deer Walls, potenziale di Lennard-Jones. Teoria del contatto elastico adesivo (JKR), equilibrio energetico del sistema (criterio di Griffith), analisi del campo degli spostamenti e degli stress all’interfaccia. Implementazione numerica del problema di contatto adesivo adesivo. Test di indentazione sperimentale e analisi dei dati. Peeling di nastri adesivi elastici in configurazione singola e doppia (V-peeling), teoria di Kendall. Test sperimentali di peeling di nastri sottili e analisi dei dati. 3. Attrito Secco Tra Solidi (6 h, 0.6 CFU): Cenni sull’origini molecolare dell’attrito, effetto della velocità relativa. Effetto dell’attrito nei problemi di contatto. Effetto di attrito e scorrimenti relativi nel processo di peeling di nastri sottili. Test sperimentali pin-on-disk e analisi dei dati. 4. Richiami Equazione di Reynolds e Applicazioni (7.5 h, 0.75 CFU): Richiami alle Equazioni di Reynolds. Introduzione ai metodi di risoluzione: analisi dello schema alle differenze finite. Cavitazione. Cenni alle superficie microstrutturate. 5. Metodi di risoluzione dei problemi di contatto secco e lubrificato (22.5 h, 2.25 CFU): Teoria dei Metodi agli Elementi di Contorno (BEM). Linearità e sovrapposizione degli effetti. Funzione di Green. Invarianza traslazionale. Schemi di risoluzione dell’integrale di convoluzione: FFT vs Real space. Formulazione per materiali elastici e viscoelastici. Ruolo del dominio geometrico. Accoppiamento BEM-differenze finite per il contatto lubrificato. Conclusioni finali sulle tecniche numeriche.

Meccanica Razionale, Meccanica Applicata alle Macchine I e II

L’esame prevede una prova orale che intende verificare le conoscenze dello studente in relazione alla capacità di sintetizzare ed integrare gli argomenti trattati nel corso verificando il livello di comprensione dell’argomento e l’utilizzo della terminologia appropriata.

1. K.L. Johnson, Contact Mechanics, Cambridge University Press, 1985 2. B.J. Hamrock, S.R. Schmid, B.O. Jacobson, Fundamentals of Fluid Film Lubrication, Marcel Dekker, Inc. 2004

Tipo esame: Orale - Valutazione: Voto Finale - Frequenza: Non obbligatoria

Padronanza degli strumenti di conoscenza acquisiti nei diversi ambiti certificativi. Capacità di improntare l’iter certificativo di un componente.

Introduzione all’iter certificativo (10 ORE – 1.25 CFU) Produzione e commercializzazione di prodotti sul mercato Europeo – Direttive di prodotto – Procedura di valutazione della conformità – Marcatura CE – Documentazione tecnica Processo di certificazione dei materiali (6 ORE – 0.75 CFU) Normative di riferimento – Criteri e requisiti delle apparecchiature di testing Direttiva Macchine (8 ORE – 1 CFU) Contenuti – Definizioni - Campo di applicazione - Obblighi del costruttore – Marcature - Macchine escluse - Applicazioni Direttiva ATEX (4 ORE – 0.5 CFU) Introduzione – Campo di Applicazione – Conformità – Qualità – Marcatura – Schemi di Certificazione Certificazione aeronautica (8 ORE – 1 CFU) Introduzione – Building Block e standard – Ammissibili - Applicazioni Esercitazioni (24 ORE –1.5 CFU) Casi studio per applicazioni pratiche

Metodi di analisi delle sollecitazioni; fondamenti di progettazione meccanica.

Lezioni Frontali anche con il supporto di esperti Esercitazioni applicative

Verifica orale associata ad un elaborato progettuale

Dispense del corso Direttive Normative

The course aim at investigate the combustion process in combustion systems for sustainable mobility (Internal Combustion Engines, Aeroengines) and power generation (Industrial Furnaces and Gas Turbines).

1) Combustione laminare e turbolenta; 2) Cinetica chimica; 3) Stabilizzazione della fiamma: fiamme swirlate, fiamme a getto, fiamme spray; 4) Combustione numerica e modellizzazione della combustione turbolenta; 5) Sicurezza, deflagrazione e detonazione, esplosione.

Fluidodinamica, Fluidodinamica Numerica, Sistemi Energetici e macchine a fluido

Appunti delle lezioni, esercitazioni numeriche e sperimentali in laboratorio

Esame orale e tema d'anno numerico o sperimentale

Theoretical and Numerical Combustion, T. Poinsot, D. Veynante – Third Edition Law, C. K. (2010). Combustion physics. Cambridge university press. Lieuwen, T. C. (2021). Unsteady combustor physics. Cambridge University Press Kuo, Kenneth K. "Principles of combustion." (1986). Lecture notes

La disciplina si propone di fornire gli elementi di base per lo studio sistemi di controllo automatico in retroazione. La prima parte del corso si concentra sui metodi per l’analisi dei sistemi retroazionati lineari tempo-invarianti singolo-ingresso singola uscita. La seconda parte del corso descrive le principali tecniche di progettazione nel dominio del tempo e della frequenza di sistemi di controllo lineari.

Sistemi di controllo. Controllo in anello aperto ed in anello chiuso. Componenti di un anello di controllo. Classificazione di modelli matematici. Modelli dinamici di sistemi elettrici, meccanici, elettromeccanici e termici. La trasformata di Laplace. Algebra degli schemi a blocchi. Analisi nel dominio della variabile complessa. Non linearità e procedimento di linearizzazione. Risposta libera e risposta forzata. La funzione di trasferimento (f.d.t.): forme canoniche della f.d.t. Modi di evoluzione. Risposte ai segnali canonici. Specifiche nel dominio del tempo. Proprietà dei sistemi in retroazione. Sistemi in retroazione ed errori in regime permanente. Il trattamento dei disturbi. Effetti delle variazioni parametriche. Stabilità. Definizioni e teoremi fondamentali. Stabilità BIBO. Lemma e criterio di Routh. Luogo delle radici. Analisi armonica dei sistemi lineari. Introduzione alla funzione di risposta armonica. Teoremi fondamentali: equivalenza fra risposta all’impulso, funzione di trasferimento e funzione di risposta armonica. Cenni sulla determinazione sperimentale della funzione di risposta armonica. Tracciamento e composizione dei diagrammi di Bode approssimati da andamenti asintotici. Risposta armonica dei sistemi del I e del II ordine. Fenomeno della risonanza. Sistemi con ritardo puro. Diagrammi polari. Sistemi a fase minima. Analisi della stabilità nel dominio della frequenza. Il criterio di Nyquist. Margini di stabilità (ampiezza e fase). Regolatori standard e loro taratura (metodi di Ziegler e Nichols). La taratura mediante approccio in frequenza. Taratura per cancellazione poli/zeri. Sintesi di reti correttrici. Sintesi in frequenza delle reti ritardatrice e anticipatrice. La sintesi per sistemi con ritardo puro.

Risoluzione di equazioni differenziali, modelli dinamici di sistemi lineari elettrici e meccanici.

Lezioni in aula impartite alla lavagna con metodo tradizionale supportate da esercitazioni interattive basate sul software MATLAB/SIMULINK e su materiale reso disponibile tramite sito web del corso.

Esame scritto con colloquio orale integrativo effettuato solo su richiesta dello studente o del docente.

P. Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavoni, “Fondamenti di Controlli Automatici”. McGraw-Hill. 2010.

Conoscenza e capacità di comprensione: Il corso fornisce le conoscenze dei principi di base della soluzione numerica delle equazioni differenziali alle derivate parziali, delle proprietà dei metodi numerici alle differenze finite e ai volumi finiti, con applicazioni a flussi di interesse industriale. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Al termine del corso lo studente sarà in grado di sviluppare e utilizzare i metodi alle differenze finite e ai volumi finiti per la soluzione numerica delle equazioni della fluidodinamica da impiegare in codici di calcolo per la simulazione di flussi di interesse industriale. Autonomia di giudizio: Lo studente sviluppa una maturità cognitiva, nel contesto della soluzione numerica delle equazioni della fluidodinamica, tale da essere in grado di interpretare in maniera autonoma i problemi da affrontare e di selezionare gli strumenti teorici più opportuni. Abilità comunicative: Al termine del corso gli studenti saranno in grado di comunicare le conoscenze acquisite e di descrivere agli interlocutori i metodi principali per la soluzione numerica delle equazioni della fluidodinamica e le loro caratteristiche facendo anche ricorso ad esempi pratici che ne aiutano la comprensione. Capacità di apprendimento: Lo studente utilizza le conoscenze e le competenze acquisite per affrontare lo studio di discipline dell’ingegneria industriale e aerospaziale con una padronanza nell'affrontare nuovi problemi grazie alla sensibilità sviluppata nei confronti dei principi fondamentali della disciplina.

Argomento 1 (8 ORE – 0.8 CFU) Equazioni differenziali alle derivate parziali. Curve caratteristiche. Classificazione. Argomento 2 (10 ORE – 1 CFU) Metodi di discretizzazione. Differenze finite. Discretizzazione di un’equazione differenziale: errore di troncamento; errore di round-off; errore di discretizzazione; consistenza; stabilità. Analisi di stabilità di von Neumann. Argomento 3 (15 ORE – 1.5 CFU) Applicazione dei metodi numerici ad equazioni modello scalari lineari: equazione dell'onda, equazione del calore, equazione di Laplace. Metodi multigrid. Argomento 4 (5 ORE – 0.5 CFU) Equazione di Burgers. Metodo di Godunov e di Roe; metodi upwind ad elevata accuratezza. Argomento 5 (14 ORE – 1.4 CFU) Soluzione numerica delle equazioni di conservazione. Sistemi iperbolici: equazioni di Eulero, soluzione del problema di Riemann, metodi ai volumi finiti. Soluzione delle equazioni di Navier-Stokes. Argomento 6 (8 ORE – 0.8 CFU) Codici di calcolo: struttura e implementazione di codici di calcolo.

Nozioni e metodi della fluidodinamica: Indispensabile Nozioni e metodi dell’algebra e dell’analisi matematica: Importante Nozioni di termodinamica: Utile

Modalità di erogazione della didattica frontale: lezioni ed esercitazioni in aula eseguite alla lavagna e con il supporto integrativo di materiale multimediale per mezzo di PC e videoproiettore/schermo. Ogni modulo, da 6 CFU, prevede un impegno complessivo di 150 ore a carico dello studente, 60 delle quali dedicate a lezioni teoriche (36 ore, 4.5 CFU) ed esercitazioni/laboratori (24 ore, 1.5 CFU) e 90 allo studio individuale. Non sono programmate ma possibili, nel limite di 10 su 60 ore, lezioni telematiche erogate attraverso piattaforma Microsoft Teams.

Esame scritto e colloquio finale. L’esame si articolerà in una prova scritta su parte teorica ed esercitativa, integrata da una prova pratica al calcolatore e da un colloquio di verifica. Le prove devono risultare sufficienti (18/30) per il conseguimento dell’esame. Nelle prove si richiede che lo studente sappia definire le proprietà delle equazioni differenziali e le proprietà dei metodi di discretizzazione. Si richiede inoltre che lo studente sappia applicare correttamente i metodi di discretizzazione delle equazioni differenziali e delle equazioni della dinamica dei fluidi, in condizioni stazionarie e non stazionarie, per i casi di flusso ideale e viscoso. Valutazione: 18–21/30: sufficienza nell’esito della parte esercitativa e dimostrazione di comprensione teorica 22–24/30: buon livello nella risoluzione dei quesiti scritti e buona comprensione/esposizione teorica. 25–27/30: livello discreto nella prova scritta e nella trattazione teorica. 27–30/30: ottima risoluzione dei quesiti scritti e piena padronanza della teoria. 30 e Lode: prova scritta senza errori e dimostrazione di comprensione approfondita e capacità critica. Per gli studenti con disabilità e DSA saranno garantiti gli strumenti compensativi e le misure dispensative previste dalla normativa.

J.C. Tannehill, D.A. Anderson, R.H. Pletcher, Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer, Taylor & Francis, Washington, 1997. E. Godlewski, P.-A. Raviart, Numerical Approximation of Hyperbolic Systems of Conservation Laws, Springer-Verlag, New York, 1996. J.H. Ferziger, M. Peric, Computational methods for fluid dynamics, 3rd ed., Springer, Berlin, 2002 E. F. Toro, Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Dynamics, 3rd ed., Springer, Berlin, 2009 Appunti di Fluidodinamica computazionale disponibili in format elettronico / Computational Fluid Dynamics notes available in electronic format

Conoscenza e capacità di comprensione: Il corso fornisce le conoscenze sulle equazioni fondamentali della gasdinamica, della gasdinamica classica stazionaria bidimensionale, dell’aerodinamica bidimensionale, con cenni di teoria dell’ala finita e della teoria dello strato limite. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Al termine del corso lo studente sarà in grado di applicare a problemi di interesse industriale e aerospaziale le conoscenze e i metodi acquisiti nella gasdinamica bidimensionale, nell’aerodinamica e nella teoria dello strato limite. Autonomia di giudizio: Lo studente sviluppa una maturità cognitiva, nel contesto della soluzione di problemi di gasdinamica e aerodinamica, tale da essere in grado di interpretare in maniera autonoma i problemi da affrontare e di selezionare gli strumenti teorici più opportuni. Abilità comunicative: Al termine del corso gli studenti saranno in grado di comunicare le conoscenze acquisite e di descrivere agli interlocutori i metodi principali per l’analisi di problemi di gasdinamica e aerodinamica facendo anche ricorso ad esempi pratici che ne aiutano la comprensione. Capacità di apprendimento: Lo studente utilizza le conoscenze e le competenze acquisite per affrontare lo studio di discipline dell’ingegneria industriale e aerospaziale con una padronanza nell'affrontare nuovi problemi grazie alla sensibilità sviluppata nei confronti dei principi fondamentali della disciplina.

Argomento 1 (7.5 ORE – 0.75 CFU) Richiami di fluidodinamica. Equazioni di conservazione in forma integrale e differenziale; Equazione di Bernoulli; Teorema di Crocco. Argomento 2 (10 ORE – 1 CFU) Equazioni del flusso quasi unidimensionale; flusso stazionario. Ugelli convergenti e convergenti-divergenti. Flusso di Fanno e flusso di Rayleigh. Argomento 3 (12.5 ORE – 1.25 CFU) Gasdinamica bidimensionale. Urti obliqui e onde di espansione di Prandtl-Meyer. Polare dell’urto, diagrammi pressione-deflessione. Funzione di Prandtl-Meyer. Flusso in ugelli sovraespansi e sottoespensi. Shock-Expansion Theory, Thin-Airfoil Theory. Argomento 4 (15 ORE – 1.5 CFU) Aerodinamica. Flussi potenziali bidimensionali. Flusso su un cilindro circolare senza e con circolazione. Funzioni analitiche di variabile complessa. Trasformazioni conformi. Flusso potenziale sul profilo di Joukowski. Teoria dell’ala finite e teoria di Prandtl. Argomento 5 (5 ORE – 0.5 CFU) Flusso potenziale comprimibile; flusso potenziale linearizzato. Flusso bidimensionale subsonico linearizzato; correzione di comprimibilità; numero di Mach critico; flusso bidimensionale supersonico linearizzato. Argomento 6 (10 ORE – 1 CFU) Teoria dello strato limite. Equazioni dello strato limite di Prandtl. Equazioni integrali dello strato limite. Cenni di transizione dello strato limite e turbolenza. Strato limite per flussi comprimibili.

Nozioni e metodi della fluidodinamica: Indispensabile Nozioni e metodi dell’algebra e dell’analisi matematica: Importante Nozioni di termodinamica: Utile

Modalità di erogazione della didattica frontale: lezioni ed esercitazioni in aula eseguite alla lavagna e con il supporto integrativo di materiale multimediale per mezzo di PC e videoproiettore/schermo. Ogni modulo, da 6 CFU, prevede un impegno complessivo di 150 ore a carico dello studente, 60 delle quali dedicate a lezioni teoriche (36 ore, 4.5 CFU) ed esercitazioni/laboratori (24 ore, 1.5 CFU) e 90 allo studio individuale. Non sono programmate ma possibili, nel limite di 10 su 60 ore, lezioni telematiche erogate attraverso piattaforma Microsoft Teams.

Esame scritto su parte esercitativa e teorica e colloquio finale. L’esame si articolerà in una prova scritta su parte teorica ed esercitativa, integrata da un colloquio di verifica. Le prove devono risultare sufficienti (18/30) per il conseguimento dell’esame. Nelle prove si richiede che lo studente sappia applicare correttamente, anche dal punto di vista del calcolo, le leggi della gasdinamica e dell’aerodinamica bidimensionale. Nella verifica teorica e nel colloquio si richiede che lo studente conosca le equazioni di governo della gasdinamica, dell’aerodinamica e la teoria dello strato limite, unitamente alla loro applicazione a casi di interesse industriale e aerospaziale. Valutazione: 18–21/30: sufficienza nell’esito della parte esercitativa e dimostrazione di comprensione teorica 22–24/30: buon livello nella risoluzione dei quesiti scritti e buona comprensione/esposizione teorica. 25–27/30: livello discreto nella prova scritta e nella trattazione teorica. 27–30/30: ottima risoluzione dei quesiti scritti e piena padronanza della teoria. 30 e Lode: prova scritta senza errori e dimostrazione di comprensione approfondita e capacità critica. Per gli studenti con disabilità e DSA saranno garantiti gli strumenti compensativi e le misure dispensative previste dalla normativa.

John D. Anderson Jr., “Modern compressible flow: With historical perspective”, Mc-Graw-Hill, Int. Ed. 1990. John D. Anderson Jr., “Fundamentals of Aerodynamics”, Mc-Graw-Hill, 5th Ed. 2010. Krishnamurty Karamchety, “Principles of ideal-fluid aerodynamics”, J. Wiley and sons, 1966. Hermann Schlichting, Klaus Gersten, “Boundary-Layer Theory”, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 9th Ed., 2017 Appunti di disponibili in format elettronico / Notes available in electronic format

Conoscenza e capacità di comprensione Il corso fornisce la conoscenza dei principali tipi di sistemi energetici usati per applicazioni relative alla produzione di energia ed aerospaziali, dei loro componenti, nel qual caso compressori e turbine a gas e turbine eoliche, e la comprensione dell’influenza delle principali caratteristiche tecniche e termodinamiche di un sistema energetico e di una macchina a fluido sulla sua efficienza. Capacità di applicare conoscenza e comprensione Al concludersi del corso lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite, acquisendo la capacità di scegliere il tipo di sistema energetico e le macchine a fluido più opportune per una data applicazione relativa alla produzione di energia e aerospaziale, la capacità di valutare le principali condizioni termodinamiche per diversi tipi di macchine a fluido, e la capacità di comprendere ed applicare i diversi rendimenti termodinamici per aumentare l’efficienza di un componente di un sistema energetico. Autonomia di giudizio Lo studente valuta il risultato ottenuto dalle analisi dei rendimenti e dei cicli termodinamici, essendo capace di scegliere il tipo di sistema energetico e di macchine a fluido più opportuno e le sue principali condizioni termodinamiche per diversi tipi di applicazioni aerospaziali e relativi alla produzione di energia Abilità comunicative Lo studente comunica le conoscenze acquisite e i risultati prodotti attraverso proposizioni verbali, rappresentazioni grafiche e schemi tipici dell’ingegneria. Capacità di apprendimento Lo studente utilizza le conoscenze e le competenze acquisite per affrontare lo studio di discipline dell’ingegneria dei sistemi aerospaziali.

MODULO MACCHINE A FLUIDO II Argomento 1 (10 ORE – 1 CFU) Cenni di gasdinamica. Flusso stazionario quasi-unidimensionale: equazioni generali di conservazione rivisitate, flusso isentropico, grandezze totali e critiche, urti retti, ugelli. Argomento 2 (10 ORE – 1 CFU) Principi di funzionamento delle turbomacchine. Trasferimento di energia e quantità di moto in una turbomacchina; trasformazioni termodinamiche e rendimenti. Analisi dimensionale e caratteristiche fondamentali delle turbomacchine assiali e radiali, operatrici e motrici. Grado di reazione. Argomento 3 (12 ORE – 1.2 CFU) Compressori assiali. Parametri che influenzano il rapporto di compressione. Bloccaggio. Grado di reazione. Flusso tridimensionale. Procedura di progetto. Progetto della palettatura. Calcolo delle prestazioni di uno stadio. Effetti della comprimibilità. Prestazioni fuori progetto. Curve caratteristiche adimensionali. Argomento 4 (7.5 ORE – 0.75 CFU) Turbine assiali. Svergolamento delle pale. Progetto della palettatura. Curve caratteristiche adimensionali Argomento 5 (5 ORE – 0.5 CFU) Turbine eoliche. Generalità. Teoria del disco attuatore. Blade element theory. Argomento 6 (5 ORE – 0.5 CFU) Calcolo delle prestazioni di impianti turbogas. Caratteristiche adimensionali dei componenti. Funzionamento fuori progetto di un turbogas monoalbero. Curva di equilibrio di un generatore di gas. Funzionamento fuori progetto di un turbogas bialbero. MODULO SISTEMI ENERGETICI II Argomento 1 (10 ORE – 1 CFU) Impianti tradizionali per generazione di energia elettrica e cogenerativi alimentati da combustibili fossili (impianti turbogas, impianti a vapore, cicli combinati, motori alternativi a combustione interna; microturbine a gas) e sistemi per la propulsione aerea (turboelica, turbogetto e turbofan): architetture e schemi impiantistici, diagrammi termodinamici, conversione dell’energia e indici di valutazione, emissioni. (1 CFU) Argomento 2 (17.5 ORE – 1.75 CFU) Energia solare e valutazione del potenziale; effetto serra e riscaldamento globale; pannelli solari termici (architetture, valutazione del rendimento, test e certificati dei pannelli, impianti a circolazione naturale e forzata, dimensionamento con metodo F-Chart,); solare termodinamico (sistemi a concentrazione con specchi parabolici ed eliostati); impianti fotovoltaici. (1.75 CFU) Argomento 3 (7.5 ORE – 0.75 CFU) Architetture, schemi di impianto, diagrammi termodinamici e coefficiente di prestazione (COP) per pompe di calore tradizionali e geotermiche (impianti geotermici a bassa entalpia); impianti geotermici ad alta entalpia (direct steam, flash steam, and binary cycles power plants). (0.75 CFU). Argomento 4 (5 ORE – 0.5 CFU) Impianti nucleari per la produzione di energia: boiling water reactors (BWRs), pressurized water reactors (PWRs), small modular reactors (SMRs) e advanced modular reactors (AMRs). (0.5 CFU). Argomento 5 (7.5 ORE – 0.75 CFU) Valorizzazione Energetica delle Biomasse: Tipologie, struttura e composizione. Processi termochimici: combustione diretta, pirolisi e gassificazione. Impianti tri-generativi ORC funzionanti con biomasse solide. Processi biochimici e digestione anaerobica. (0.75 CFU). Argomento 6 (7.5 ORE – 0.75 CFU) Tecniche di accumulo dell’energia (energy storage) per la gestione ottimale del Sistema energetico: Thermal Energy Storage (TES), Mechanical Energy Storage, Battery Energy Storage (BES), Green Hydrogen and PEM Fuel Cells. (0.75 CFU). Argomento 7 (5 ORE – 0.5 CFU) Analisi exergetica di impianti per la conversione di energia. (0.5 CFU

Nozioni e metodi di termofluidodinamica ☐ Utile x Importante ☐ Indispensabile Nozioni e metodi dell analisi matematica ☐ Utile x Importante ☐ Indispensabile

Lezioni in aula supportate dal’impiego di computer e videoproiettore; seminari; tutoraggio in forma di assistenza individuale. Ogni modulo, da 6 CFU. prevede un impegno complessivo di 150 ore a carico dello studente, 60 delle quali dedicate a lezioni teoriche (36 ore, 4.5 CFU) ed esercitazioni/laboratori (24 ore, 1.5 CFU) e 90 allo studio individuale. Non sono programmate ma possibili, nel limite di 10 su 60 ore, lezioni telematiche erogate attraverso piattaforma Microsoft Teams.

L’esame, che prevede una prova scritta e una prova orale per il MODULO MACCHINE A FLUIDO II, e una sola prova orale per il MODULO SISTEMI ENERGETICI II, intende verificare le conoscenze dello studente in relazione alla capacità di sintetizzare e integrare gli argomenti trattati nel corso verificando il livello di comprensione dell’argomento e l’utilizzo della terminologia appropriata. Il voto finale è calcolato come media dei voti conseguiti nei due moduli. La prova esercitativa comprende, per il MODULO MACCHINE A FLUIDO II, un esercizio di progettazione e uno di gasdinamica. La verifica teorica invece comprende una verifica della conoscenza delle basi teoriche dell’intero corso. Valutazione: 18–21/30: sufficienza negli esercizi scritti e dimostrazione di comprensione teorica sufficiente all’orale. 22–24/30: buon livello nella risoluzione dei quesiti scritti e buona comprensione/esposizione teorica. 25–27/30: livello discreto nella prova scritta e nella trattazione teorica orale. 27–30/30: ottima risoluzione dei quesiti scritti e piena padronanza della teoria. 30 e Lode: prova scritta senza errori e dimostrazione, all’orale, di comprensione approfondita e capacità critica. Per gli studenti con disabilità e DSA saranno garantiti gli strumenti compensativi e le misure dispensative previste dalla normativa. La prova orale prevede, per il MODULO SISTEMI ENERGETICI II, una verifica delle conoscenze acquisite, valutando il livello di comprensione degli argomenti, la capacità espositiva, l’utilizzo della terminologia appropriata, e la capacità di risoluzione di esercizi applicativi. Valutazione: 18–21/30: prova orale sufficiente. 22–24/30: prova orale discreta. 25–27/30: prova orale buona. 27–30/30: prova orale ottima. 30 e Lode: prova orale eccellente. Per gli studenti con disabilità e DSA saranno garantiti gli strumenti compensativi e le misure dispensative previste dalla normativa.

1. Dispense didattiche a cura di De Palma P., Pascazio G., Napolitano M., disponibili in formato elettronico (pdf) sul sito http://climeg2.poliba.it. 2. H. Cohen, G. F. C. Rogers, H. I. H. Saravanamuttoo, P. Straznicky, Gas Turbine Theory (6th ed.), Prentice Hall, 2009. 3. Dispense e materiale didattico disponibile in rete https://politecnicobari.sharepoint.com/sites/dmmmdidattica 4. Turns, S.R. An Introduction to Combustion. McGraw-Hill, 1996 5. Lozza Giovanni. Turbine a gas e cicli combinati. Esculapio, 2016; 6. Wind energy handbook, T. Burton, N. Jenkins, D. Sharpe, E. Bossanyi, WILEY, 2011 1. Solar Engineering of Thermal Processes,Fourth Edition, Published by John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey. Authors: John A. Duffie, William A.Beckman 7. Concentrating solar power technology Principles, developments and applications. Edited by Keith Lovegrove and Wes Stein. Woodhead Publishing Limited, 2012. 8. Yunus A. Cengel. Termodinamica e trasmissione del calore. McGraw-Hill 9. Energetica generale. Gianni Comini, Giulio Croce e Stefano Savino. 6 ottobre 2015 10. Amirante, R., Cassone, E., Distaso, E., &Tamburrano, P. (2017). Overview on recent developments in energy storage: Mechanical, electrochemical and hydrogen technologies. Energy Conversion and Management, 132, 372-387. 11. Amirante, R., Clodoveo, M. L., Distaso, E., Ruggiero, F., & Tamburrano, P. (2016). A tri-generation plant fuelled with olive tree pruning residues in Apulia: An energetic and economic analysis. Renewable Energy, 89, 411-421.

Tipo esame: Orale - Valutazione: Voto Finale - Frequenza: Non obbligatoria

Il corso si prefisse di fornire conoscenze specifiche sugli argomenti relativi alla definizione e analisi, dal punto di vista cinematico e dinamico, di singoli componenti e di organi di macchine. Contestualmente le lezioni saranno finalizzate all'apprendimento della scelta e progettazione di componenti meccanici per il loro utilizzo all'interno di sistemi meccanici complessi. Al termine del corso gli allievi saranno in grado di effettuare l’analisi dinamica 3D di sistemi meccanici, di studiare il comportamento delle macchine a un grado di libertà, di valutare la risposta dinamica di materiali viscoelastici e dimensionare coppie lubrificate. Eventuali ulteriori risultati di apprendimento attesi, relativamente a: • Autonomia di giudizio: Lo studente acquisirà autonomia di giudizio sulle tecniche più idonee per lo studio e la progettazione funzionale sistemi meccanici e organi macchine. • Abilità comunicative: Lo studente acquisirà una corretta terminologia tecnica ed una adeguata capacità di comunicazione. Lo sviluppo di abilità comunicative, orali e scritte, sarà anche stimolata attraverso la discussione in aula e lo svolgimento di temi finalizzati a sviluppare le capacità descrittive sia in forma testuale che grafica. • Capacità di apprendimento: Le capacità di apprendimento sarà stimolata attraverso discussioni in aula relative a piccoli esperimenti condotti dal vivo durante le lezioni.

1. MECCANICA DEI CORPI RIGIDI IN 3D (35 h, 3 CFU): Sistemi di riferimento, matrice di rotazione e trasformazione di coordinate, tensore velocità di rotazione, teorema di Poisson, composizione delle rotazioni finite; angoli di Eulero. Richiami di cinematica di un corpo rigido nello spazio; Esempi: giunto di Cardano-Hooke, giunti omocinetici. Geometria delle masse di corpi rigidi in 3D; tensore ed ellissoide d’inerzia e loro proprietà; rappresentazione matriciale delle equazioni cardinali della dinamica, teoremi di conservazione. Punti di equilibrio e stabilità. Esempi: equilibratura statica e dinamica, stabilità delle rotazioni, giroscopio. Accoppiamento motore carico: diretto, con riduttore di velocità, con innesto a frizione, a regime periodico. 2. FONDAMENTI DI DINAMICA LAGRANGIANA (5 h, 0.5 CFU): coordinate Lagrangiane e spazio delle configurazioni; principio dei lavori virtuali; equazione di Lagrange; piccole oscillazioni; analisi modale; vibrazioni di sistemi viscoelastici; cenni di vibrazioni stocastiche. 3. LUBRIFICAZIONE (15 h, 1.5 CFU): Viscosità nei fluidi; Equazione di Reynolds in una e due dimensioni. Applicazioni ad alcuni casi elementari; Cuscinetti reggispinta lubrificati; Cuscinetto portante completo e parziale. Cuscinetti idrostatici. Cenni di lubrificazione elasto-idrodinamica. 4. MATERIALI VISCOELASTICI (5 h, 0.5 CFU): Equazioni costitutive dei materiali viscoelastici. Funzione di rilassamento, funzione di creep. Modulo viscoelastico complesso. Modelli fenomenologici di materiale viscoelastici.

Disegno, Meccanica Razionale e Meccanica Applicata alle Macchine I

Lezioni ed esercitazioni in aula supportate da trasparenti e videoproiettore, tutoraggio in forma di assistenza individuale.

L’esame prevede una prova orale che intende verificare le conoscenze dello studente in relazione alla capacità di sintetizzare ed integrare gli argomenti trattati nel corso verificando il livello di comprensione dell’argomento e l’utilizzo della terminologia appropriata.

1. Dispense e materiale didattico disponibile in rete. 2. Callegari, Fanghella, Pellicano, “Meccanica Applicata alle Macchine”, CittàStudi, 2013 3. R. M. Christensen “Theory of Viscoelasticity”, Dover Civil and Mechanical Engineering

Tipo esame: Orale - Valutazione: Voto Finale - Frequenza: Non obbligatoria

Tipo esame: Orale - Valutazione: Voto Finale - Frequenza: Non obbligatoria

Il corso si prefigge di fornire conoscenze sul tema della meccanica della frattura e del contatto di strutture con iniziale riguardo alle soluzioni qualitative dei problemi. Le lezioni avranno come scopo l’apprendimento delle metodologie teoriche e pratiche per determinare e caratterizzare strutture rispetto a questi fenomeni, e poterli opportunamente dimensionare. Al termine del corso gli allievi saranno in grado di procedere con l’analisi e la caratterizzazione delle strutture e di studiarne la resistenza nei dispositivi delle macchine. Eventuali ulteriori risultati di apprendimento attesi, relativamente a: · Autonomia di giudizio: Lo studente acquisirà autonomia di giudizio sulle tecniche più idonee per lo studio e la progettazione di strutture con specifiche proprietà di resistenza meccanica a frattura e contatto. · Abilità comunicative: Lo studente acquisirà una corretta terminologia tecnica ed una adeguata capacità di comunicazione.Lo sviluppo di abilità comunicative, orali e scritte, sarà anche stimolata attraverso la discussione in aula e lo svolgimento di temi finalizzati a sviluppare le capacità descrittive sia in forma testuale che grafica. · Capacità di apprendimento: Le capacità di apprendimento sarà stimolata attraverso discussioni in aula relative a piccoli esperimenti condotti dal vivo durante le lezioni.

La meccanica della frattura studia l’effetto delle cricche nei materiali. Il corso tenta di fornire risposte quantitative alle seguenti domande: qual è la resistenza del componente in funzione della dimensione delle fessure? Quale dimensione della fessura può essere tollerata in condizioni di carico di servizio, ovvero qual è la dimensione massima consentita della fessura? Quanto tempo impiega una crepa per passare da una certa dimensione iniziale, ad esempio la dimensione minima rilevabile, alla dimensione massima consentita? Qual è la vita utile di una struttura quando si presuppone l'esistenza di una certa dimensione del difetto preesistente (ad esempio un difetto di fabbricazione)? Durante il periodo disponibile per il rilevamento delle crepe, quanto spesso è necessario ispezionare la struttura per individuare eventuali crepe? Il corso studia i principali modelli di propagazione cricche in campo statico, di creep e a fatica, per materiali metallici o elastomeri. (3CFU) La meccanica del contatto studia la trasmissione di forze tra corpi, in presenza o meno di adesione, o di attrito. In quasi tutti sistemi comprendenti composti da più di un singolo oggetto, i carichi vengono trasmessi tra i componenti per contatto e la natura di questa interazione è spesso fondamentale per determinare il comportamento complessivo del sistema. Essa è fondamentale in componenti tecnici tradizionali come cuscinetti volventi camme e ingranaggi. Tuttavia, le applicazioni più recenti coprono un ambito straordinariamente diversificato, comprese le articolazioni dell'anca naturali e artificiali, lo scivolamento delle placche tettoniche durante i terremoti, l’adesione delle zampe del geco al muro durante l'arrampicata, che ha ispirato nuovi adesivi e nuovi sistemi in robotica, l'interpretazione dei risultati del microscopio a forza atomica (AFM) e molti altri. Il corso offre una panoramica delle problematiche della meccanica del contatto e dell'attrito. (3CFU)

nessuna particolare

Al termine del corso svolto in modalità tradizionale lo studente avrà le capacità di applicare le conoscenze acquisite alla progettazione rispetto ai carichi statici e ciclici nelle strutture avanzate.

L’esame prevede una prova orale che intende verificare le conoscenze dello studente in relazione alla capacità di sintetizzare ed integrare gli argomenti trattati nel corso verificando il livello di comprensione dell’argomento e l’utilizzo della terminologia appropriata.

Atzori, B, appunti di costruzione di macchine, Ed. Cortina Popov VL Contact Mechanics and friction, Springer Anderson, Ted L, Fracture mechanics : fundamentals and applications Taylor & Francis 2017 J. R. Barber Contact Mechanics, Springer 2018

Insegnamento introduttivo alle problematiche inerenti le misure e i dispositivi per la biomeccanica che tratta sia gli aspetti metodologici fondamentali che i primi aspetti applicativi. Le lezioni in aula saranno strettamente integrate con esperienze di laboratorio "attive", che metteranno gli studenti in grado di effettuare misure, analizzare i dati ed elaborarli. L'obiettivo formativo è quello di introdurre gli studenti alle problematiche progettuali di una catena di misura per dispositivi complessi. Le attività di laboratorio prendendo come esempio alcuni esperimenti classici di bioingegneria, che riguardano l'analisi della biomeccanica del movimento umano e la caratterizzazione meccanica dei materiali biologici

Il corso sarà così strutturato: Prima parte: cinematica e dinamica  Cenni sul sistema muscolo-scheletrico umano: le leggi fisiche della meccanica in rapporto alla sfera biologica; parametri statici, dinamici e cinematici  Strumenti e metodi per la misurazione del movimento umano e delle forze ad esso correlate:  Cinematica - Ciclo del passo. I modelli  Gate analysis  Misure di spostamenti e forze • potenziometri • Fotocellule • Encoder lineari a filo • Elettro-goniometri • Estensimetri • Sistemi di visione attivi e passivi. I marker • Sistemi optoelettronici  Dinamica – centro di massa e centro di pressione • Trasduttori sismici • Accelerometri (piezoelettrici, piezoresistivi, capacitivi a convezione di calore, servo-accelerometri). – Calibrazione • Giroscopi (meccanici, vibranti e ottici) – calibrazione • Magnetometri (effetto Hall, magnetoresistivi) - calibrazione • Sistemi stereofotogrammetrici 3D optoelettronici • Sistemi IMU e MIMU • Celle di carico e pedane di forza – calibrazione • Pedane pressorie  Taratura dinamica • Sistema optoelettronico: calibrazione, accuratezza del sistema, segnale di uscita, accoppiamento con piattaforme di forza  Artefatti e fonti di errore  esercitazione in laboratorio  Seminario: Wearable Sensor Device seconda parte: elettromiografia  Cenni di anatomia e fisiologia muscolare  Modelli biomeccanici della contrazione muscolare  Elettromiografo • Segnale elettromiografico • Acquisizione elettromiografica invasiva e non invasiva • Artefatti sul segnale di uscita • Sistema di condizionamento del segnale elettromiografico

Il corso è organizzato in lezioni frontali per introdurre le basi teoriche necessarie per svolgere gli esperimenti in laboratorio. A queste seguiranno lezioni pratiche in laboratorio per l'acquisizione di dati sperimentali e sessioni di esercitazione per l'elaborazione dei dati. A conclusione di ogni argomento del corso gli studenti verificheranno le competenze acquisite; a tale scopo saranno divisi in piccoli gruppi impegnati in un'attività sperimentale, come ad esempio lo studio della camminata umana utilizzando sensori magneto-inerziali.

La verifica dell'apprendimento degli obiettivi formativi verrà fatta attraverso due modalità: (i) presentazione, da parte di ogni gruppo di studenti, di una relazione riguardante l’attività sperimentale svolta in laboratorio durante il corso e la discussione dei risultati ottenuti; (ii) colloquio orale per poter valutare quanto lo studente abbia acquisito le basi teoriche e pratiche del corso.

1)"Biomechanics and Motor Control of Human Movement" Autore: David A. Winter Editore: Wiley Ultima edizione consigliata: 4th Edition (2010) 2) Misure meccaniche e termiche. Basi teoriche e principali sensori e strumenti Autore: Gianluca Rossi Editore: Carocci 3) dispense del docente

Tipo esame: Orale - Valutazione: Voto Finale - Frequenza: Non obbligatoria

• Conoscenze e capacità di comprensione Allo studente si insegnano: -metodologie riguardanti la modellazione e simulazione di strutture, dispositivi e processi biologici -i principi della meccanica del tessuto osseo e della meccanobiologia computazionale. • Capacità di applicare conoscenza e comprensione Si forniscono strumenti per l’utilizzo di programmi per: -la modellazione agli elementi finiti (Abaqus) - l'elaborazione dei dati (Matlab). Lo studente, attraverso lezioni e esercitazioni in aula e modelli da sviluppare, dovrà essere in grado di applicare le conoscenze acquisite per simulare correttamente il comportamento meccanico di uno specifico distretto anatomico o biodispositivo. Inoltre, dovrà saper interpretare correttamente i risultati ottenuti dalla modellazione agli elementi finiti, avvalendosi eventualmente di codici sviluppati ad hoc in ambiente Matlab. • Autonomia di giudizio Sviluppando la capacità di modellare strutture biomeccaniche e distretti anatomici, alla fine del corso lo studente possiederà strumenti cognitivi tali da consentirgli di modellare e progettare: -dispositivi di tipo biomeccanico, -prodotti industriali. Inoltre, sarà in grado di elaborare giudizi autonomi in merito alla bontà della funzionalità del dispositivo e dei materiali di cui esso è fatto. • Abilità comunicative Sviluppando la capacità di rappresentare graficamente e simulare le soluzioni ingegneristiche nel campo della biomeccanica, alla fine del corso lo studente avrà fatto il primo passo essenziale per essere in grado di comunicare informazioni, idee, problemi e soluzioni a interlocutori specialisti e non specialisti nel campo. • Capacità di apprendimento Alla fine del corso, lo studente avrà acquisito capacità di apprendimento necessarie per proseguire gli studi con un buon grado di autonomia.

Parte Teorica Introduzione alla modellazione di strutture e processi biologici: 5 ore - 1/2 CFU Modellazione del tessuto osseo: Il sistema scheletrico, Osso corticale e osso spongioso; Matrice ossea; Cellule dell'osso; Bone structural unit; Rimodellamento osseo: 5 ore - 1/2 CFU Poroelasticità dell'osso: Porosità; Interstitial fluid flow; Legge di Biot per materiali poroelastici; Legge di Darcy: 5 ore - 1/2 CFU Elementi di meccanica del continuo: 5 ore - 1/2 CFU Meccanobiologia computazionale: Principi di base della meccanobiologia; Legge di Wolff, Algoritmi di meccano-regolazione; Guarigione di una frattura ossea: 5 ore - 1/2 CFU Ingegneria del tessuto osseo: Scaffold per l'ingegneria del tessuto osseo; Tecniche di fabbricazione di scaffold; Modellazione e ottimizzazione di scaffolds: 5 ore - 1/2 CFU Parte Pratica di modellazione e simulazione Introduzione ad Abaqus e Matlab, Modellazione di materiale poroelastico: 10 ore - 1 CFU Modellazione e simulazione di osso lungo fratturato con dispositivo di osteosintesi: 10 ore - 1 CFU Modellazione e ottimizzazione morfologica di bio-dispositivi per l'ingegneria del tessuto osseo: 10 ore - 1 CFU

Non sono richieste conoscenze preliminari.

L'insegnamento è articolato in 6 CFU, corrispondenti a 150 ore complessive di impegno dello studente, di cui 60 ore di didattica erogata in presenza e 90 ore di studio individuale. Le attività didattiche sono organizzate in due moduli complementari, sviluppati in parallelo nel corso del semestre. Il primo modulo, Parte teorica – Meccanica dell'osso e principi di meccanobiologia (3 CFU, 30 ore), è finalizzato all'acquisizione delle conoscenze fondamentali relative alla biomeccanica del tessuto osseo, ai principi della meccanobiologia e ai metodi di modellazione dei processi biologici. Il secondo modulo, Parte pratica – Modellazione e simulazione mediante software agli elementi finiti (3 CFU, 30 ore), prevede attività applicative dedicate allo sviluppo di modelli numerici, all'esecuzione di simulazioni e all'analisi critica dei risultati, attraverso l'utilizzo dei software Abaqus e Matlab. Le lezioni e le esercitazioni si svolgono interamente in presenza. Pur non essendo obbligatoria, la frequenza è fortemente raccomandata. Tutto il materiale didattico, le comunicazioni relative al corso e le esercitazioni vengono resi disponibili sulla piattaforma Microsoft Teams.

L'esame è articolato in una prova orale che spazia su tutti gli argomenti inerenti alla parte teorica del corso e nella scrittura di un report sui modelli sviluppati nella parte pratica del corso stesso. La verifica dell’apprendimento si basa sulla correttezza e la completezza dei report scritti (secondo e terzo indicatore di Dublino) nonché sulla correttezza delle risposte e del linguaggio utilizzato nella prova orale volta a verificare i contenuti teorici e metodologici del programma (primo indicatore di Dublino). La prova orale è finalizzata ad accertare non solo il livello e la qualità di conoscenza e comprensione acquisita, ma anche la qualità di esposizione con terminologia appropriata e l’organizzazione autonoma dell'esposizione (quarto indicatore di Dublino). La prova orale e il report tecnico altresì intendono verificare le conoscenze dello studente in relazione alla capacità di sintetizzare ed integrare gli argomenti trattati nel corso verificando il livello di comprensione dell’argomento, le capacità espressive e l’utilizzo della terminologia appropriata. Il voto minimo per il superamento dell’esame è 18/30, per un livello e qualità sufficienti di conoscenza dei requisiti minimi di seguito illustrati. I requisiti minimi sono: • saper applicare con sufficiente padronanza gli strumenti di modellazione e simulazione descritti durante il corso; • conoscere i principi di base della meccanobiologia; • conoscere i principi di base dell'ingegneria del tessuto osseo. Per gli studenti con disabilità e DSA saranno garantiti gli strumenti compensativi e le misure dispensative previste dalla normativa. Criteri di graduazione del voto -18–21/30: Lo studente dimostra il raggiungimento dei requisiti minimi, con una conoscenza essenziale degli argomenti e una capacità applicativa sufficiente, pur con imprecisioni nella modellazione, nell'interpretazione dei risultati o nell'esposizione. -22–25/30: Lo studente possiede una buona conoscenza dei contenuti ed è in grado di applicare correttamente gli strumenti di modellazione e simulazione, con limitate imprecisioni nell'analisi e nell'esposizione. -26–28/30: Lo studente dimostra una solida padronanza degli aspetti teorici e applicativi, sviluppa modelli corretti, interpreta criticamente i risultati e utilizza un linguaggio tecnico appropriato. -29–30/30: Lo studente evidenzia una conoscenza completa degli argomenti, applica con autonomia le metodologie di modellazione e simulazione e dimostra ottime capacità di analisi, sintesi e comunicazione tecnico-scientifica. -30 e lode: Attribuita agli studenti che, oltre a soddisfare pienamente i requisiti del 30/30, dimostrano eccellenti capacità di approfondimento, autonomia di giudizio e applicazione delle conoscenze anche a problemi non direttamente affrontati durante il corso (quinto indicatore di Dublino).

• Appunti del docente presenti nel canale Teams del corso. • Stephen C. Cowin. Bone Mechanics HANDBOOK, Second Edition (2001), CRC Press. • Clemens Van Blitterswijk, Jan De Boer. Tissue Engineering 3rd Edition (2022), Academic Press.

Conoscenza e capacità di comprensione Il percorso didattico mira a fornire le conoscenze di base relative alla conoscenza delle metodologie ottiche per la misura dimensione e del campo di sollecitazioni. Illustrandone potenzialità e campi di applicazione. Sarà inoltre in grado di comprendere le potenziali dei metodi basati sulle tecniche acustiche per la rilevazione ed il monitoraggio dei fenomeni di danneggiamento. Capacità di applicare conoscenza e comprensione A conclusione del percorso formativo lo studente sarà in grado di dimensionare sistemi ottici semplici e di confrontare, criticamente, le principali implementazioni ottiche rispetto allo specifico campo applicativo. Sarà inoltre in grado di comprendere le principali features dei segnali da emissioni acustiche e la loro correlazione ai fenomeni di danneggiamento. Eventuali ulteriori risultati di apprendimento attesi, relativamente a: • Autonomia di giudizio: capacità di analizzare e confrontare criticamente le possibili implementazioni ottiche per l’analisi dimensionale e dei campi di sollecitazione • Abilità comunicative: capacità di argomentare con proprietà di linguaggio tecnico • Capacità di apprendimento: l’allievo alla fine del corso deve aver appreso gli elementi base di relative al dimensionamento e prestazioni dei sistemi ottici nonché in relazione ai sistemi di monitoraggio del danno basato sulle emissioni acustiche

Introduzione all’ottica geometrica: (8 ORE – 1 CFU) La natura della luce e la sua descrizione. Propagazione della luce. Riflessione e Rifrazione. Specchi piani, spechi sferici concavi e convessi. lenti sottili, fenomeni di aberrazione. Sistemi complessi di lenti. Introduzione all’ottica ondulatoria: (8 ore – 1 CFU) Introduzione all’ottica ondulatoria. Fenomeni di interferenza. La doppia fenditura di Young. Utilizzo dei fasori per la composizione di onde. Interferenza in film sottili. Fenomeni di diffrazione. Diffrazione da fenditura e da apertura circolare. Il reticolo di diffrazione. Polarizzazione delle onde luminose Dimensionamento di sistemi ottici (esercitazione): (16 ore - 1 CFU) Dimensionamento di sistemi ottici. Calcolo di pattern di interferenza. Dimensionamento reticoli di diffrazione. Introduzione alle sorgenti laser: (4 ore – 0.5 CFU) Introduzione alle sorgenti laser. Proprietà dei fasci laser: Monocromaticità, coerenza, brillanza, direzionalità. Generazione radiazione laser: emissione spontanea, assorbimento, emissione stimolata. Meccanismi omogenei ed inomogenei di allargamento di riga. Risonatori ottici passivi. Cavità planari. Cavità ad anello. Processi di pompaggio e tipi di laser Sistemi di proiezione di luce strutturata: (4 ORE – 0.5 CFU) Structured Light Projection. Tecniche di generazione di frange digitali. Algoritmi di proiezione multifrequenza. Unwrapping ed unwrapping gerarchico. Calibrazione dei sistemi di proiezione di frange. Modello pinhole della camera. Modello pinhole proiettore. Calibrazione intrinseca della camera. Calibrazione Intrinseca del proiettore. Sfide future: real time 3D imaging. Esempi di applicazioni industriali. Digital Image Correlation: (8 Ore- 1 CFU) Concetti avanzati di digital image correlation. Noise floor, frame rate and exposure time. Camera and lens selection. Contrast, intensity and gain. Optimization of the DIC pattern: size, entropy, density, quality, reflection. Calibration procedures of DIC: intrinsic and extrinsic parameters. Processing of DIC images: pre-filtering, subset shape function, interpolant, subset size, step size. Esempi di applicazioni industriali. Esercitazione all’utilizzo di sistemi di Luce Strutturata e di DIC (8 Ore -0.5 CFU) Damage monitoring con emissioni acustiche (4 Ore- 0.5 CFU) Impiego di segnali acustici per il rilievo di fenomeni di danneggiamento in materiali e macchinari. Metodi di analisi avanzate del segnale: continuous wavelet transform, empirical mode decomposition, Hilbert Transform. Utilizzo di reti neurali per la classificazione di segnali acustici.

Nessun prerequisito specifico

Il corso è erogato su un numero di CFU totali pari a 6 per un totale di 60 ore di didattica complessiva. Complessivamente verranno erogate 36 ore di lezioni teoriche frontali e 24 di esercitazioni che includono attività di laboratorio. Le ore di studio individuale associate all’insegnamento sono 90. Le modalità di interazione, della gestione delle comunicazioni e del trasferimento del materiale didattico avverrà mediante canale dedicato su piattaforma Teams. La frequenza non è obbligatora ma consigliata. Fortemente consigliata per ciò che attiene alle attività di laboratorio.

Verifica della padronanza degli strumenti di conoscenza acquisiti in relazione ai metodi ottici ed acustici. Capacità di discutere la progettazione di un sistema ottico. L’esame consta di una prova orale. Per gli studenti con disabilità e DSA saranno garantiti gli strumenti compensativi e le misure dispensative previste dalla normativa. Il livello di raggiungimento dei risultati sarà valutato sulla base delle seguenti face di valutazione. 18-21 Lo studente mostra una conoscenza elementare delle tematiche. É in grado di impiegare gli strumenti in situazioni semplici ma con limitata autonomia e con alcune imprecisioni di linguatti 22-25 Lo studente mostra una adeguata conoscenza dei contenuti dell’insegnamento. È in grado di applicare i concetti in situazioni standard con adeguata proprietà di linguaggio 25-28 Lo studente mostra padronanza degli argomenti del corso. É capace di applicare i concetti acquisiti anche a casi non analizzati. L’esposizione ed il linguaggio tecnico sono chiari ed accurati 28-30 Lo studente mostra ottima conoscenza degli argomenti del corso. É in grado di applicare i concetti acquisiti in piena autonomia anche a casi non noti e complessi. La padronanza del linguaggio tecnico-scientifico è ottima. 30 e Lode Lo studente mostra ottima conoscenza degli argomenti del corso. É in grado di applicare i concetti acquisiti in piena autonomia anche a casi non noti e complessi. La padronanza del linguaggio tecnico-scientifico è ottima. Lo studente dimostra inoltre capacità di approfondimento autonomo in relazione agli argomenti del corso.

Fondamenti di Fisica - Halliday Resnick Casa Editrice Ambrosiana Principi dei Laser - O. Svelto Springer Ed. High Speed 3D Imaging with Digital Fringe Projection Techniques - S.Zhang - CRC Press DIC good practice guide (on line) Slide del Corso

L’esame di Processi di Fabbricazione per veicoli leggeri ha l’obiettivo di fornire una panoramica delle possibili soluzioni tecnologiche implementate a livello industriale al fine di poter realizzare componenti di geometria complessa per l’applicazione al mondo dei trasporti. L’esame Processi di Fabbricazione per veicoli leggeri pone l’accento sullo studio delle leghe leggere in modo preparatorio all’approfondimento delle tecnologie manifatturiere con particolare attenzione alle lavorazioni per deformazione plastica della lamiera. La trattazione delle tecnologie sarà completata da una consistente parte relativa alla progettazione e successiva ottimizzazione del processo manifatturiero tramite simulazione numerica.

1. I materiali per l’alleggerimento (0.5 CFU): introduzione al problema dell’alleggerimento; descrizione delle principali leghe per l’alleggerimento dei veicoli (leghe di Alluminio, Magnesio, Titanio, acciai convenzionali e di nuova generazione); focus sulle leghe di alluminio e sui relativi trattamenti termici. 2. I processi produttivi (1.5 CFU): descrizione dei processi produttivi finalizzati alla realizzazione di componenti leggeri; concetto di formabilità; focus sui processi deformazione plastica della lamiera. 3. La progettazione di processo (2 CFU): l’utilizzo della simulazione numerica nella progettazione di processo; le principali metodologie di risoluzione di un problema agli elementi finiti; il ruolo della caratterizzazione del comportamento meccanico e deformativo di una lega leggera; definizione di un criterio di danneggiamento; implementazione dei dati di caratterizzazione nella costruzione di un modello di simulazione agli elementi finiti. 4. Ottimizzazione di processo (2 CFU): formulazione di un problema di ottimizzazione; metodologie di ottimizzazione con focus sugli algoritmi genetici; esempi di ottimizzazione basata sull’integrazione di un modello numerico all’interno di una architettura automatica gestita da un algoritmo genetico; ottimizzazione virtuale e superfici di risposta.

Le conoscenze dei corsi di Tecnologia Meccanica e di Scienza delle Costruzioni sono essenziali. Le conoscenze del corso di Tecnologia dei Materiali sono consigliate.

lezioni frontali, esercitazioni su pc

L’esame sarà guidato da una presentazione power point nella quale gli studenti, in gruppi di massimo 3 unità, discuteranno un tema d’anno riguardante i principali argomenti trattati a lezione. La verifica dell’apprendimento è mirata a valutare la capacità di applicazione dello studente degli strumenti trattati a lezione relativi alla progettazione ed ottimizzazione di un processo di deformazione plastico della lamiera. Sarà necessario che lo studente dimostri una sufficiente padronanza e proprietà di linguaggio tecnico relativo a quanto richiesto, nonché rielaborare in maniera autonoma i concetti che vengono esposti. Non è ammessa la completa mancata conoscenza di uno degli argomenti richiesti.

1. P.K. Mallick “Material, design and manufacturing for lightweight vehicles” 2. M. Mitchell “An introduction to genetic algorithms” 3. Myers, Montgomery, Anderson-Cook “Response Surface Methodology – Process and Product Optimization using Designed Experiments” 4. Altan, Tekkaya “Sheet metal forming – Processes and Applications” 5. Serope Kalpakjian “Tecnologia Meccanica”

Conoscenza e capacità di comprensione • Descrive il quadro normativo tecnico e le direttive di riferimento per il settore industriale. • Valutare metodologie classiche e moderne di progettazione di macchine per uso industriale. • Definire l’analisi dei pericoli e principali cause di errore nello sviluppo dei sistemi meccanici. Capacità di applicare conoscenza e comprensione • Valutare i rischi connessi alle macchine e ridurli. • Applicare le norme tecniche vigenti per garantire la conformità del progetto. • Implementare tecniche e metodologie strutturate per la progettazione di macchinari. Autonomia di giudizio • Selezionare in autonomia le normative di riferimento appropriate per lo specifico contesto applicativo. • Identificare anomalie e potenziali criticità nei progetti di sistemi meccanici complessi. Abilità comunicative • Esporre chiaramente le scelte ingegneristiche alla base del progetto meccanico realizzato. • Utilizzare il linguaggio tecnico specifico della progettazione industriale e della normativa. • Redigere relazioni tecniche di progetto e documentazione conformi agli standard. Capacità di apprendimento • Aggiornare autonomamente le proprie competenze sull'evoluzione delle norme tecniche industriali. • Approfondire in modo indipendente nuove metodologie di calcolo e strumenti di progettazione. • Attingere a fonti scientifiche e manualistiche per risolvere problemi meccanici complessi inediti.

Argomento 1 (10 ORE – 1 CFU) Il Regolamento macchine (UE) 2023/1230: finalità, definizione di macchina, obblighi del fabbricante, campi di applicazione, valutazione di conformità, dichiarazione di conformità Argomento 2 (15 ORE – 1,5 CFU) La valutazione dei rischi secondo la normativa EN 12100:2010; identificazione e stima dei rischi; gravità e probabilità del danno; Ponderazione e adeguata riduzione del rischio (metodo dei tre stadi); Metodi per la stima dei rischi (matrice dei rischi). Argomento 3 (5 ORE – 0,5 CFU) Protezioni perimetrali e ripari fisici: principi di progettazione e scelta con esempi progettuali. Argomento 4 (20 ORE – 2 CFU) Progettazione degli Apparecchi di Sollevamento secondo la UNI EN 13001: criteri generali di progetto; azione dei carichi; verifiche strutturali; funi nei sistemi di avvolgimento; tamburi e pulegge; cilindri idraulici. Esempi progettuali. Argomento 5 (10 ORE – 1 CFU) Progettazione di Piattaforme di Lavoro Mobili Elevabili secondo la UNI 280: Calcoli per la progettazione - Criteri di stabilità - Costruzione - Sicurezza - Esami e prove. Esempi progettuali.

Indispensabile: Scienze delle Costruzioni, Meccanica dei Materiali, Progettazione Meccanica I

Il corso si svolge con lezioni teoriche ed esercitazioni applicative. Le attività sono svolte in presenza; non è prevista didattica a distanza, salvo diverse disposizioni di Ateneo. La frequenza è fortemente consigliata. Carico di lavoro: 6 CFU, pari a 150 ore complessive. La didattica assistita è articolata in 60 ore complessive, di cui 40 ore di didattica frontale, 20 ore di esercitazioni/laboratorio. Lo studio individuale previsto è pari a 90 ore. Il materiale didattico è reso disponibile sulla piattaforma didattica del corso indicata dal docente. Gli studenti lavoratori, con disabilità o DSA sono invitati a contattare il docente per concordare eventuali strumenti didattici flessibili e misure specifiche.

*Modalità di esame. L’esame consiste in una prova scritta unica, in presenza, che verte sull’intero programma delle lezioni, delle esercitazioni e delle attività svolte nell’anno accademico in corso. La prova comprende domande teoriche e discussione di casi applicativi. Durata: 120 minuti. Non sono previste prove intermedie. *Obiettivi della prova. La prova accerta conoscenza e comprensione del Regolamento meccaniche, della valutazione dei rischi delle macchine e della relativa normativa tecnica, la progettazione di dispositivi di sollevamento. *Criteri di valutazione e gradazione del voto. Il voto è espresso in trentesimi. 18-22: conoscenza essenziale degli argomenti e applicazione guidata dei concetti. 23-26: buona conoscenza dei contenuti, capacità di collegamento e applicazione corretta a casi standard. 27-30: padronanza approfondita, autonomia nell’analisi critica e corretta argomentazione delle scelte. 30 e lode: preparazione eccellente, piena integrazione tra aspetti teorici ed applicazioni, esposizione rigorosa e autonoma. *Studenti con disabilità e DSA. Per gli studenti con disabilità e DSA saranno garantiti gli strumenti compensativi e le misure dispensative individuate, in base alle specifiche esigenze e in attuazione della normativa vigente.

Materiale di base: appunti e diapositive delle lezioni messi a disposizione dal docente sulla piattaforma didattica del corso. Testo di riferimento: E. Cappelletti, C. Cappelletti – Il Regolamento macchine (UE) 2023/1230: Guida all'applicazione pratica, 2023, ISBN-13 979-1221043167. Principali normative di riferimento REGOLAMENTO (UE) 2023/1230 DEL PARLAMENTO EUROPEO E DEL CONSIGLIO del 14 giugno 2023 relativo alle macchine UNI EN ISO 12100:2010 Sicurezza del macchinario – Principi generali di progettazione – Valutazione del rischio e riduzione del rischio UNI EN 13001-1; 13001-2; 13001-3 Apparecchi di sollevamento UNI EN 280-1; 280-2 Piattaforme di lavoro mobili elevabili

Il corso si prefigge di fornire agli allievi ingegneri meccanici una dimestichezza con le procedure di progettazione meccanica classiche ed innovative e di fornire elementi specialistici per la progettazione meccanica in presenza di sollecitazioni statiche e dinamiche di elementi di trasmissioni e macchine complesse, quali motori a combustione interna, turbomacchine, rotori.

Modulo Progettazione Meccanica II 1. La progettazione: I documenti della progettazione; il Concept Design, La scelta dei materiali nella progettazione (Acciaio, Alluminio, Ghisa, Materiali Compositi, Materiali Ceramici), Diversi approcci alla progettazione meccanica. 2. Tecniche di Design of Experiment, FMEA, FMECA e Robust Design. 3. Il progetto e l’interazione con le altra divisioni aziendali: caso studio sui materiali compositi Modulo Costruzione di Macchine 1. Strisciamenti specifici e usura nelle ruote dentate; correzione delle ruote dentate; correzione simmetrica, correzione indipendente. Metodologie di calcolo delle ruote dentate corrette. 2. Metodi matriciali per sistemi MDOF: Matrice di rigidezza per sistemi piani di travature e travi. Soluzione del problema statico. Matrice delle masse di tipo lumped. Problema dinamico. Metodi per il calcolo delle frequenze proprie e dei modi di vibrare. 3. Frequenze proprie flessionali e torsionali: Determinazione delle frequenze proprie flessionali e torsionali di alberi. Vibrazioni torsionali nei motori a combustione interna: riduzione a volano equivalente, volani in serie e parallelo, armoniche del momento motore, vibrazioni a regime, analisi delle condizioni di risonanza per motori monocilindro e pluricilindro. 4. Dinamica dei rotori e velocità critiche: Stato tensionale nei rotori. Teoria dei dischi. Bilanciamento statico e dinamico dei rotori. Determinazioni delle condizioni critiche. Funzionamento sottocritico o sovracritico. Autocentramento. Effetto dello sforzo normale, del taglio, della forza di gravità e del momento d’inerzia del rotore sulle velocità critiche.

Laurea triennale in ingegneria meccanica

Lezioni frontali con ausilio di videoproiettore. Simulazione dei problemi analizzati con programmi ad elementi finiti. Impostazione di problemi con MathCad e altri linguaggi di programmazione.

Esame orale.

U.Galietti, appunti di lezione disponibili su sito climeg.poliba.it e sul gruppo TEAMS della materia. L. Afferrante, Appunti dalle lezioni (disponibili su sito climeg.poliba.it) G. Pahl, W. Beitz, Engineering Design: A systematic Approach. II Edition Springer B. Atzori, Moderni Metodi e Procedimenti di Calcolo nella Progettazione Meccanica, Laterza Karl T. Ulrich and Steven D.Eppinger, Product Design and Development, Second Edition, McGraw-Hill, New York, 2000 M.F. Ashby, D R H Jones, Engineering Materials, McGraw-Hill, 1982. Testi di consultazione R. Giovannozzi, Costruzione di Macchine, Patron Bologna Deutschmann, Michels, Wilson, Machine Design, Collier Macmillan Juvinall: Fundamentals of Machine Component Design. Wiley VI edition. J. Barber, Elasticity, Kluwer Academic Publishers S.P. Timoshenko, J.N. Goodier, Theory of Elasticity, Mc Graw Hill, 1970 S.P. Timoshenko, History of Strenght of Materials, Dover, 1953 Warren C. Young, Roark’s Formulas for Stress & Strain, Mc Graw Hill G. Medri, Cenni di progettazione di prodotto, Liguori G. Belingardi Strumenti statistici per la meccancia sperimentale e l’affidabilità

Tipo esame: Orale - Valutazione: Giudizio Finale - Frequenza: Non obbligatoria

Fornire basi teoriche, metodologiche e pratiche per la modellazione CAD, la virtualizzazione, simulazione e CAD integrata al ciclo di vita del prodotto. La parte teorica tratta la tecnologia CAD e della sua evoluzione nel tempo dal 2D, al CAD solido parametrico associativo hystory based, al PLM. Saranno trattati elementi di rendering e computer grafica, i kernel CAD, le rappresentazioni digitali approssimate, quelle esatte, le non convenzionali, e le curve e superfici free form, in modo da fornire soluzioni a esigenze di modellazione e di scambio dati anche non comuni. Da un punto di vista applicativo, saranno utilizzati CAX di ultima generazione, per la modellazione di parti e assiemi, piegatura e spianatura di lamiera, simulazione virtuale estetica e funzionale, e la generazione di documentazione tecnica a norma multimediale. Il progetto d’anno mira a esercitare un ciclo di progettazione, lo scambio dati CAD, la applicazione delle best practices, ma soprattutto la capacità di comunicazione e di operare in squadra.

T1- Digital Product The global market scenario, Product Lifecycle: Sequential, Concurrent Engineering, Digital Master, Digital Mock ups (DMU), Live experience. T2- CAD History and technology Classification, choice, Architecture, User Interface, Kernel functions, Accuracy, visualization, database, CAD History, Parametric, Associativity, history, Direct. Surface modelers, Multibody CAD, Product modelling, Digital Master, EDM, PDM, CAD future. T3: Digital geometric representation History of representation: Wireframe, Surfaces, 2D Meshes, Chordal error, optimization. Analytical Surface Representation, Solid Modelling. Spatial partition (Voxel), CSG, Boundary Evaluation, B-rep, Topology Elements, B-rep, Euler’s laws, Non-conventional representations. T4: Free Form Curves Definition a curve in space, tangent and normal, Osculating circle, curvature, Torsion. Mathematical Representations of Curves: Explicit, Implicit, Parametric. The polynomial parametric functions. Continuity of curves G0, G1, G2, G3, G4, 2D Hermite, Bezier, Spline, B-Spline, NURBS curves. Approximation, Interpolation, Control points Editing. T5: Engineering Surfaces Parametric representation of Surfaces: Isolines, ruled, revolution, Coons, Hermite, Bezier, B-Spline, NURBS Surfaces. Patches and Trim curves. Surface continuity, G0, G1, G2, Zebra Lines, Environment map, Curvature Analysis. Definition of Normal to a Surface, Curvatures of a Surface, Gaussian, mean, max, absolute, Saddles and Minimum Surface. Curvature combs, Surface Gap, Healing. Surface A, B, C Class. Surface Vs Solid Modelling, Subdivision Surfaces, T-Splines. T6 - Interoperability Definition, external and internal Interoperability, CAD Formats, Downstream applications. Data Exchange grounds and methods. Neutral CAD Format and mapping: DXF, DWG, STL, AMF, Pdf 3D, 3DXML, glTF, IGES, STEP, Hybrids. Laboratorio Modellazione di Parti, Schizzo parametrico vincolato, generazione di documentazione tecnica multimediale, assegnazione di materiali estetici e strutturali, modellazione di lamiere presso piegate e assiemi, Simulazione di prodotto funzionale, estetica e cinematica. Scambio dati CAD, Strategie di modellazione e best practices.

Metodi di rappresentazione Tecnica, Costruzione di Macchine, Tecnologia Meccanica.

Il corso si svolge con lezioni teoriche, esercitazioni in laboratorio, workshop con consegne intermedie obbligatorie

Il corso prevede esercizi individuali e di gruppo durante il corso con consegna e presentazione obbligatoria. La verifica finale consiste in un esame scritto, una prova pratica al CAD ed un colloquio orale.

1. Mastering CAD/CAM, Zeid, Ibrahim, ISBN: 0072976810, Pub Date: 2004-05-03, McGraw-Hill 2. Mortenson M.E., Geometric Modeling - Second Edition, John Wiley & Sons, 1997. 3. Fondamenti Di Computer Graphics, Zingaretti, Editore: Pitagora, ISBN: 8837114869, 2004 4. Curves and Surfaces for CAGD: A Practical Guide, Gerald Farin, Morgan Kaufmann; ISBN: 5. Lecture notes.

L'insegnamento si propone di fornire conoscenze sui principi di funzionamento delle principali strumentazioni biomedicali impiegate per finalità diagnostiche, con particolare riferimento all'architettura e ai principali sottosistemi di sistemi radiografici, tomografici, ecografici, di risonanza magnetica e di microscopia ottica e infrarossa. Al termine del corso lo studente sarà in grado di analizzare una catena strumentale individuandone i sottosistemi e i relativi parametri caratteristici, determinare i principali parametri di funzionamento e valutarne l'influenza sulle prestazioni del sistema, nonché interpretare specifiche tecniche e configurazioni strumentali. L'insegnamento mira inoltre a sviluppare autonomia nella valutazione e nel confronto di differenti soluzioni tecnologiche, capacità di utilizzare un corretto linguaggio tecnico-scientifico e capacità di consultare autonomamente documentazione tecnica e letteratura scientifica di settore.

Dispositivi medici (0,5 CFU – 4 ore). Strumentazione biomedicale, dispositivi medici e apparecchiature elettromedicali. Architettura funzionale di una catena di acquisizione biomedicale. Principi generali di sicurezza e requisiti prestazionali dei dispositivi medici. Principi fisici e trasduzione per la strumentazione biomedicale (1,25 CFU – 10 ore). Produzione e interazione della radiazione X con la materia. Propagazione delle onde ultrasonore nei tessuti: impedenza acustica, riflessione, trasmissione, rifrazione e attenuazione. Magnetizzazione, frequenza di Larmor, eccitazione a radiofrequenza e rilassamento. Principi di rivelazione e trasduzione. Principi di interazione della radiazione ottica con campioni biologici e di formazione dell'immagine in microscopia. Principi fisici delle sorgenti laser per imaging biomedico, con riferimento ai laser a cascata quantica (QCL) e all'imaging spettroscopico nel medio infrarosso. Acquisizione digitale e caratterizzazione delle prestazioni dei sistemi (0,5 CFU – 4 ore). Campionamento e quantizzazione; FOV e matrice di acquisizione. Risoluzione spaziale e di contrasto, range dinamico, rumore, SNR e CNR. Risposta spaziale e frequenze spaziali. Trasformata di Fourier multidimensionale. Acquisizione per proiezioni e principi della ricostruzione tomografica (0,75 CFU – 6 ore). Geometrie di acquisizione e campionamento angolare. Proiezioni, sinogramma, trasformata di Radon e teorema della fetta centrale. Retroproiezione semplice e filtrata. Geometrie parallel-beam, fan-beam e cone-beam. Principi di tomosintesi e acquisizione TC spirale e multislice. Strumentazione per l'acquisizione di immagini biomediche (1,5 CFU – 12 ore). Architettura, sottosistemi, principi di funzionamento e principali parametri operativi di sistemi radiografici e tomografici, ecografici, di risonanza magnetica e di microscopia ottica e infrarossa per l'acquisizione di immagini biomediche. Sorgenti e sistemi di eccitazione, rivelatori e trasduttori, beamforming, acquisizione Doppler, sistemi di codifica spaziale e principali modalità di acquisizione. Esercitazioni di Strumentazione Biomedicale (1,5 CFU – 24 ore). Analisi e dimensionamento di sistemi e sottosistemi. Determinazione dei principali parametri geometrici, temporali, spettrali ed energetici. Interpretazione di schemi funzionali, curve caratteristiche e specifiche tecniche. Utilizzo di strumenti di calcolo e simulazione a supporto dell'analisi della strumentazione.

Sono utili conoscenze delle principali leggi dell'elettromagnetismo e della chimica della materia, dei principali strumenti di elaborazione delle informazioni e di modellazione dei sistemi, nonché conoscenze di base di programmazione.

L'insegnamento, da 6 CFU, è organizzato in 36 ore di lezioni frontali e 24 ore di esercitazioni guidate e attività di laboratorio. Le lezioni frontali sono finalizzate all'acquisizione delle conoscenze teoriche e metodologiche previste dal programma. Le esercitazioni e le attività di laboratorio consentono di applicare le conoscenze acquisite all'analisi e al dimensionamento di sistemi e sottosistemi di strumentazione biomedicale, mediante esempi, strumenti di calcolo e simulazione e interpretazione di schemi funzionali e specifiche tecniche.

L'esame consiste in una prova scritta e in un colloquio orale facoltativo.

Materiale didattico fornito dal docente, reso disponibile tramite Microsoft Teams. Repository online per la distribuzione del codice sorgente delle esercitazioni, reso disponibile tramite Microsoft Teams. Nadine Barrie Smith, Andrew Webb, Introduction to Medical Imaging: Physics, Engineering and Clinical Applications, Cambridge University Press. Andreas Maier, Stefan Steidl, Vincent Christlein, Joachim Hornegger (eds.), Medical Imaging Systems: An Introductory Guide, Springer, 2018.

Lo scopo del corso è quello di fornire le conoscenze di base su lavorabilità e tecnologie di fabbricazione di materiali ingegneristici, con particolare riferimento a leghe speciali e materiali polimerici, approfondendo le nozioni acquisite con l’insegnamento di Tecnologia Meccanica. Sono fornite conoscenze sulle tecnologie di lavorazione non tradizionali ed innovative, di tipo sottrattivo ed additivo.

1. Introduzione sui processi non convenzionali di rimozione dei materiale. 2. Processi meccanici: Lavorazione ad ultrasuoni, lavorazioni a getto d’acqua, lavorazioni abrasive, lavorazioni a getto d’acqua abrasivo. 3. Processi chimici: Fresatura chimica, fresatura fotochimica. 4. Processi elettrochimici: Lavorazione elettrochimica, foratura elettrochimica. 5. Processi Termici: Lavorazione ad elettroscarica, lavorazione al raggio laser. 6. Introduzione ai materiali polimerici. 7. Estrusione. 8. Stampaggio ad iniezione. 9. Soffiatura e termoformatura. 10. Processi di manifattura additiva. 11. Classificazione, proprietà, trattamenti termici e lavorabilità di acciai avanzati e leghe leggere.

Tecnologia Meccanica e dei Materiali

Lezioni ed esercitazioni numeriche. Esercitazioni di laboratorio condotte da tecnici del Dipartimento.

Esame scritto relativo a teoria ed applicazioni e successiva verifica orale.

Dispense didattiche a cura dei docenti, disponibili in formato elettronico (pdf). Helmi Youssef, Hassan El-Hofy. Advanced Machining Processes, CRC Press; 2nd edition. Serope Kalpakjian, Steven R. Schmid (2008). Tecnologia meccanica. Pearson education Italia. William D. Callister (2012). Scienza e Ingegneria dei materiali, terza edizione. EdiSES Walter Nicodemi (2008). Acciai e leghe non ferrose. Zanichelli; 2 edizione

La disciplina ha come obiettivo quello di fornire conoscenza sui principali trattamenti superficiali in grado di funzionalizzare la superfice di un materiale metallico per contrastarne principalmente fenomeni di degrado. La frequenza delle lezioni in aula ed il materiale didattico fornito (presentazioni in power point e dispense) garantiranno allo studente conoscenza e comprensione sui principali meccanismi di degrado delle superfici e sui trattamenti superficiali di diffusione e deposizione normalmente utilizzati nell’industria meccanica. La capacità di applicare conoscenza e comprensione sarà stimolata con esempi di funzionalizzazione di superfici metalliche finalizzate a migliorarne resistenza alla corrosione e/o all’usura. Le attività laboratoriali, in cui lo studente parteciperà attivamente alla modellazione numerica di alcuni trattamenti superficiali, avrà l’obiettivo di fornire allo studente autonomia di giudizio (in termini di capacità di definizione dei parametri di trattamento per garantirne gli obiettivi) e abilità comunicative (in termini di presentazione dei risultati ottenuti con linguaggio tecnico-specialistico).

Fenomeni di degrado della superficie (0.25 CFU): Corrosione in umido (uniforme e localizzata). Corrosione a secco. Processi e meccanismi di usura. Tribocorrosione Trattamenti basati sulla diffusione (1.25 CFU): Interstiziale (nitrurazione, carbocementazione, carbonitrurarione, nitrocarburazione, borurazione). Sostituzionale (alluminizzazione, cromizzazione, vanadizzazione, silicizzazione) Trattamenti basati sulla deposizione da fase liquida (1.005 CFU): Per immersione a caldo (zincatura, alluminatura, stagnatura). Da soluzione acquosa: (i) Per via galvanica (Cr; Ni; Ni-Cr; Sn; Ni-Sn; Zn; Sn-Zn; metalli preziosi). (ii) Per via chimica (Ni-P; Ni-B; compositi particellari a matrice Ni-P). (iv) Per conversione chimica/elettrochimica (anodizzazione, cromatura; fosfatazione; ossidazione). Trattamenti basati sulla deposizione da fase vapore (0.75 CFU): Chemical Vapour Deposition (CVD). Pressure Vapour Deposition (PVD). Tecnologie di deposizione e fattori che governano la nucleazione e la crescita degli strati CVD e PVD. Trattamenti basati sulla deposizione da fase solida (0.75 CFU): Spruzzatura termica e riporti per saldatura (tecnologie di deposizione, proprietà e strutture degli strati) Laboratorio di Metallurgia (2CFU): Modellazione e simulazione di trattamenti superficiali (basati su diffusione, induzione elettromagnetica, fasci ad alta densità di energia), con l’obiettivo di correlare i parametri di trattamento alle sue caratteristiche (microstruttura, spessori della zona trattata, tensioni residue). Seminari applicativi presso aziende del territorio e presso i laboratori del dipartimento

Conoscenze di base di metallurgia, chimica e elettrochimica e scienza e tecnologia dei materiali

Il corso è organizzato in lezioni teoriche e lezioni di laboratorio che si terranno entrambe in aula secondo l'orario ufficiale. Nelle lezioni di laboratorio lo studente acquisirà e applicherà i criteri alla base della modellazione e simulazione di alcuni trattamenti superficiali (carburazione e/o deposizione galvanica).

La verifica dell'apprendimento è realizzata mediante una prova orale finalizzata a valutare la comprensione dei criteri per la scelta di un trattamento di funzionalizzazione (in termini di resistenza alla corrosione e/o resistenza all’usura) della superfice di un materiale metallico. In particolare, si intende verificare le conoscenze dello studente inerenti: (i) Le generalità del trattamento di diffusione/deposizione (preparazione della superfice, elemento di diffusione/deposizione, substrato, processo). (ii) I parametri del trattamento (per esempio temperature e durata). (iv) Gli obiettivi del trattamento (per esempio microstrutture e spessori degli strati diffusi/depositati, capacità di rivestire uniformemente geometria complesse, durezza e nobiltà pratica della superfice). (iv) Gli effetti del trattamento sui fenomeni di degrado delle superfici (resistenza alla corrosione e all’usura). Nell’esposizione sarà valutata la correttezza dell’esposizione e la correttezza del linguaggio tecnico utilizzato. Il calendario delle prove è pubblicato su esse3. Gli studenti che intendono sostenere la prova devono iscriversi preliminarmente nella lista dell'appello scelto e devono esibire un documento di riconoscimento il giorno dell'esame. La durata della prova è di circa un’ora. La votazione finale è espressa in trentesimi, con eventuale lode. Il 60% del punteggio sarà attribuito valutando il livello generale delle conoscenze teoriche acquisite. Il 10% sarà attribuito alla conoscenza degli ordini di grandezza dei parametri di trattamento, mentre il 15% alla capacità di correlare questi parametri agli obiettivi del trattamento (microstruttura, spessori, uniformità, tensioni residue, durezze, nobiltà pratica). Il 10% del punteggio sarà attribuito alla capacità di correlare gli obiettivi del trattamento ai requisiti di funzionalizzazione della superfice (in termini di contrasto alla corrosione e all’usura). Il 5% sarà attribuito sulla base della chiarezza dell’esposizione e della correttezza del linguaggio tecnico utilizzato. Il superamento della prova avviene con il conseguimento di un punteggio pari o superiore a 18/30.

1. Dispense delle lezioni teoriche e di laboratorio 2. P. A. Dearnley. 2017. Introduction to Surface Engineering. Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/9781139031509

Acquisire una conoscenza avanzata dei principi di funzionamento delle turbomacchine, della fluidodinamica interna, dei meccanismi di trasferimento di energia, degli effetti viscosi e dei principali sistemi di propulsione aeronautica e spaziale. Comprendere i modelli teorici utilizzati per l'analisi delle prestazioni di compressori e turbine assiali e centrifughi. Applicare le equazioni fondamentali della fluidodinamica e della termodinamica all'analisi delle turbomacchine. Valutare le prestazioni di compressori e turbine, interpretare le curve caratteristiche, stimare le perdite e utilizzare criteri di progettazione preliminare e strumenti di simulazione tridimensionale. Sviluppare la capacità di scegliere i modelli di analisi più appropriati, interpretare criticamente i risultati di calcoli teorici e simulazioni numeriche e valutare l'influenza delle diverse soluzioni progettuali sulle prestazioni delle turbomacchine e dei sistemi propulsivi. Acquisire la capacità di descrivere e discutere, con terminologia tecnico-scientifica appropriata, il funzionamento delle turbomacchine, le metodologie di analisi e i risultati di esercitazioni e attività progettuali, sia in forma scritta sia orale. Sviluppare le competenze necessarie per approfondire autonomamente argomenti avanzati di aerodinamica delle turbomacchine, progettazione, simulazione numerica e propulsione aeronautica e spaziale, attraverso la consultazione della letteratura scientifica e tecnica.

Argomento 1 (6 ORE – 0.6 CFU) Richiami su principi di funzionamento delle turbomacchine: classificazione, trasferimento di energia e di quantità di moto; evoluzione termodinamica. Equazioni di conservazione in forma integrale. Rendimento, grado di reazione, curve caratteristiche. Analisi del funzionamento di compressori assiali e centrifughi. Analisi del funzionamento di turbine assiali. Regolazione. Argomento 2 (8 ORE – 0.8 CFU) Teoria dello strato limite: strato limite laminare, turbolento e transizione da flusso laminare a flusso turbolento. Cenni ai problemi di scambio termico. Argomento 3 (8 ORE – 0.8 CFU) Flusso tridimensionale nelle turbomacchine: equilibrio radiale semplice; flussi secondari e vorticità. Flussi di estremità e fughe. Applicazioni a compressori e turbine assiali e a compressori centrifughi. Argomento 4 (6 ORE – 0.6 CFU) Analisi degli effetti viscosi e delle perdite: descrizione dei meccanismi di perdita nelle turbomacchine e loro classificazione. Correlazioni per il calcolo delle perdite. Argomento 5 (12 ORE – 1.2 CFU) Motori aeronautici: architetture e prestazioni. Matching generatore di gas con ugello propulsore. Funzionamento fuori progetto. Motori turbo-elica; turbo-jet; turbo-fan. Argomento 6 (10 ORE – 1 CFU) Motori moderni per la propulsione spaziale: motori Merlin e Raptor. Argomento 7 (10 ORE – 1 CFU) Metodi e strumenti di simulazione tridimensionale. Cenni alla progettazione automatica.

Conoscenze di base di Fisica e analisi matematica. Conoscenza di materie ingegneristiche di Fisica Tecnica, Sistemi Energetici e Fluidodinamica.

Il corso si sviluppa su 60 ore di lezioni frontali di cui 30 sono riservate ad esercitazioni computazionali con diversi strumenti di calcolo. Il materiale per le esercitazioni, codici e dati, è reso disponibile su piattaforma Teams.

La verifica dell’apprendimento consiste nello svolgimento di esercitazioni assegnate durante il corso, di un progetto finale da svolgersi in gruppo e di una discussione orale. Il voto finale è composto da una media pesata di tre voti: 20% esercitazioni; 30% progetto; 50% prova orale.

• Course notes. - R. S. Amano and W. W. Peng, Fundamentals of Turbomachinery, Theory and Applications, Wiley, 2025. - G. P. Sutton and O. Biblarz, Rocket Propulsion Elements, Wiley, 2017 - B. Lakshminarayana: “Fluid dynamics and heat transfer of turbomachinery”, John Wiley & Sons, 1996. - H. Cohen, G. F. C. Rogers, H. I. H. Saravanamutoo: “Gas turbine theory”, 4th Edition, Addison Wesley Longman Ltd, 1996. - J. D. Mattingly, Elements of Gas Turbine Propulsion, Mc Graw-Hill, 2013.

Il corso ha lo scopo di fornire le conoscenze delle nuove metodologie avanzate di Stampa 3D (Rapid Manufacturing, Rapid Prototyping, Rapid Tooling, 3D Printing) e del Reverse Engineering, per l'innovazione delle tecnologie di fabbricazione, la riduzione dei tempi e dei costi di sviluppo di nuovi prodotti. Lo studente acquisirà conoscenze teorico-pratiche mirate al raggiungimento di una preparazione utile per sbocchi lavorativi quali attività di progettazione di nuovi prodotti, prototipazione rapida con diverse tecnologie, ed ingegneria inversa.

Lezioni: 1. Introduzione alla progettazione avanzata di prodotto, processo e sistema. 2. Metodi per la progettazione e generazione di prodotti a geometria complessa. • Progettazione di Prodotto: Utilizzo del CAD 3D per la prototipazione rapida. • Interfacce CAD/CAM e relativi sistemi; informazioni di prodotto-processo-sistema. • Modelli CAD 3D e Tassellizzazione STL; • Slicing e generazione dei supporti. 3. Tecnologie e metodi per l'additive manufacturing (stampa 3D, rapid prototyping e rapid tooling). • Generalità • Stereolitografia (SLA: tecnologia, materiali, caratteristiche, interazione laser-materia); • •Sinterizzazione e Fusione Laser Selettiva (SLM-SLS: tecnologia, materiali, caratteristiche, interazione laser-materia); • •Fusione Deposition Modeling (FDM: tecnologia, materiali, caratteristiche); • •3D Printing e Stampa a Getto (tecnologia, materiali, caratteristiche); • •Altre tecnologie additive. • Rapid Tooling • Analisi dei tempi e dei costi per stampa 3D, Rapid Prototyping, Rapid Manufacturing. • Tecnologie e metodi per il rapid/layer manufacturing sottrattivi. 4. Tecnologie e metodi per il reverse engineering. • Sistemi di digitalizzazione a contatto • Scansione Laser • Metodi fotogrammetrici • Metodi con luce strutturata • Altre tecniche di Reverse Engineering • Metodi software per la ricostruzione dei modelli CAD da nuvole di punti. 5. FABLABs: l’artigianato digitale. Esercitazioni e Laboratori: Gli studenti potranno utilizzare durante l’orario ufficiale del corso il Laboratorio di Prototipazione Rapida e Reverse Engineering del DMMM per svolgere specifiche attività di laboratorio ed esercitazioni pratiche con workstation per la prototipazione rapida additiva, sottrattiva e per il reverse engineering, utilizzando anche software avanzati per la modellazione 3D e la prototipazione rapida additiva e sottrattiva, ed il reverse engineering.

Conoscenze relative alle tecnologie meccaniche acquisite con la laurea triennale. Non vi sono propedeuticità all'interno della laurea Magistrale di Ingegneria Meccanica

Lezioni in aula ed esercitazioni di laboratorio supportate da videoproiettore e software applicativi. Lavoro di gruppo in laboratorio, tutoraggio in forma di assistenza individuale. Le attività di laboratorio sono integrate con la didattica d'aula.

L'esame finale consiste in una prova orale e tema d’anno

•I. Gibson, D. Rosen, B. Stucker , M. Khorasani : « Additive ManufacturingTechnologies» Springer, 2020 • I. Gibson, D. Rosen , B. Stucker : «Additive Manufacturing Technologies 3D Printing, Rapid Prototyping , and Direct Digital Manufacturing», Second Edition, Springer , 2015

Tipo esame: Orale - Valutazione: Voto Finale - Frequenza: Non obbligatoria

Tipo esame: Orale - Valutazione: Voto Finale - Frequenza: Non obbligatoria

Tipo esame: Orale - Valutazione: Voto Finale - Frequenza: Non obbligatoria

• Analizzare i requisiti funzionali e strutturali dei veicoli terrestri su gomma e ferroviari; descrivere le principali architetture di telaio, scocca, carrelli, assili, sospensioni e componenti di sicurezza; riconoscere carichi, vincoli, rigidezze, fenomeni vibro-acustici, urti e criteri di dimensionamento. - Impostare modelli analitici semplificati e modelli FEM espliciti per telai, pareti sottili, crash box e dissipatori; definire carichi, contatti, elementi, materiali e condizioni al contorno. -Valutare l’adeguatezza di schemi progettuali e modelli di calcolo rispetto a requisiti di rigidezza, resistenza, sicurezza passiva, massa ed efficienza; scegliere ipotesi modellistiche motivate e identificare limiti e incertezze delle simulazioni numeriche. -Presentare con linguaggio tecnico appropriato le scelte progettuali e modellistiche, discutere risultati di calcolo e simulazione, motivare le soluzioni adottate in esercitazioni individuali o di gruppo. -Integrare autonomamente testi, dispense, norme tecniche e documentazione software; aggiornare le proprie competenze su tecnologie ibride/elettriche, metodi FEM espliciti e applicazioni strutturali per veicoli terrestri.

Argomento 1 (8 ORE – 0,8 CFU): Evoluzione storica e tecnologica di carrozzeria, scocca e architetture portanti dei veicoli terrestri; requisiti funzionali e strutturali, classi di veicoli, telaio, carrozzeria, carichi di primo dimensionamento e sorgenti di rumore/vibrazione. Argomento 2 (8 ORE – 0,8 CFU): Modelli semplificati per l’analisi funzionale dei telai: rigidezze flessionali e torsionali, superfici strutturali semplici, flussi di taglio e pianali. Argomento 3 (8 ORE – 0,8 CFU): Instabilità e strutture in parete sottile: carico di punta, pannelli compressi e pannelli soggetti a taglio; cenni di progettazione strutturale del motore. Argomento 4 (10 ORE – 1 CFU): Sicurezza passiva, biomeccanica e crashworthiness: modelli semplificati di urto, parametri di lesione/prestazione e dissipatori energetici. Argomento 5 (2 ORE – 0,2 CFU): Evoluzione strutturale dei veicoli ibridi ed elettrici: pacco batterie, protezione agli urti, masse, rigidezze, gestione termica e requisiti di sicurezza. Argomento 6 (12 ORE – 1,2 CFU): Veicolo ferroviario: linee e veicoli; dimensionamento di assili, sale montate, sospensioni, carrelli, cassa, organi di trazione, respingenti e cenni all’impianto frenante. Argomento 7 (12 ORE – 1,2 CFU): Metodo FEM esplicito: integrazione temporale, stabilità numerica, contatti, elementi, mesh, materiali metallici, schiume; modellazione e post-processing di crash box/assorbitori.

-Conoscenze importanti: Scienza delle costruzioni e Comporatmento Meccanico dei Materiali; Progettazione Meccanica. - Conoscenze utili: Tecnologia dei materiali metallici e compositi, sicurezza dei veicoli, principi di programmazione o post-processing numerico.

L’insegnamento prevede 6 CFU, pari a 150 ore complessive di impegno dello studente: 60 ore di attività assistita e circa 90 ore di studio individuale. Le 60 ore in presenza sono articolate in 40 ore di lezione frontale e seminari applicativi e 20 ore di esercitazioni/laboratorio numerico. Non sono previste ore di didattica a distanza, salvo eventuali materiali digitali integrativi. Le lezioni frontali introducono metodi, criteri progettuali e modelli strutturali; le esercitazioni consentono di applicare tali conoscenze a modelli semplificati e analisi FEM esplicite, con particolare riferimento a crash box, dissipatori energetici e urti. Sono previste attività guidate di impostazione del modello, controllo di contatti, elementi e materiali, post-processing e interpretazione dei risultati. La frequenza non è obbligatoria ma è fortemente consigliata. Il materiale didattico sarà reso disponibile tramite la piattaforma istituzionale indicata dal docente (microsoft Teams). Gli studenti con disabilità o DSA sono invitati a contattare il docente per concordare misure didattiche specifiche.

La verifica dell’apprendimento consiste in una prova orale finale, eventualmente integrata dalla discussione delle esercitazioni/elaborati svolti durante il corso. Non sono previsti esoneri. La prova orale, svolta in presenza, accerta: conoscenza e comprensione dei principali requisiti e modelli strutturali dei veicoli su gomma e ferroviari; capacità di applicare modelli semplificati e metodi FEM espliciti; autonomia di giudizio nell’interpretazione di risultati e scelte progettuali; chiarezza espositiva e uso del linguaggio tecnico. La discussione delle esercitazioni è finalizzata a verificare la capacità di impostare un modello analitico e/o numerico per il dimensionamento e/o la verifica di componenti meccanici nel campo automotive e ferroviario. Criteri di graduazione del voto: 18-21/30: conoscenza essenziale degli argomenti e applicazione guidata dei metodi; 22-25/30: buona padronanza dei contenuti e capacità di risolvere problemi standard; 26-28/30: capacità di collegare criticamente gli argomenti e interpretare correttamente risultati progettuali/numerici; 29-30/30 e lode: piena autonomia nell’impostazione dei modelli, analisi critica approfondita, rigore tecnico e chiarezza espositiva. Per gli studenti con disabilità e DSA saranno garantiti gli strumenti compensativi e le misure dispensative individuate, in base alle specifiche esigenze e in attuazione della normativa vigente.

Testi di riferimento consigliati: Morello, L.; Pia, G.; Rosti Rossini, L.; Tonoli, A., La carrozzeria, voll. I e II, Levrotto & Bella. Genta, G.; Morello, L., L’autotelaio, voll. I e II, Levrotto & Bella. Panagin, A., Costruzione del veicolo ferroviario, CIFI. Documentazione e manuali messi a disposizione durante il corso, insieme a dispense, slide e file di esercitazione forniti dal docente. Materiale didattico: slide delle lezioni, tracce di esercitazione, modelli numerici e dataset saranno caricati sulla piattaforma istituzionale del corso (Teams). Per gli studenti non frequentanti, il materiale disponibile sulla piattaforma e le indicazioni del docente costituiscono il riferimento per la preparazione dell’esame.

#Conoscenza e capacità di comprensione# Modulo I • Identificare e implementare il comportamento meccanico dei tessuti e dei materiali per le protesi • Apprendere le principali problematiche e le possibili cause di errore nel progetto di dispositivi biomeccanici • Identificare i test sperimentali per la certificazione di dispositivi biomeccanici Modulo II • Identificare le principali tecnologie di lavorazione dei biomateriali. • Descrivere i principi dei processi additivi, sottrattivi e a volume costante per componenti protesici personalizzati. • Spiegare i fenomeni meccanici e termici alla base delle lavorazioni. #Capacità di applicare conoscenza e comprensione# Modulo I • Selezionare il materiale più idoneo per un componente biomeccanico in funzione delle richieste di progetto e le condizioni ambientali • Modellare in modo opportuno i differenti materiali che compongono il componente • Verificare il comportamento mediante strumenti matematici o sperimentali Modulo II • Selezionare il processo di lavorazione più idoneo per un componente biomeccanico in funzione di materiale, geometria e requisiti funzionali. • Definire attrezzature, utensili e parametri di processo per lavorazioni laser, di formatura, per asportazione e trattamenti superficiali. • Interpretare risultati di esercitazioni/laboratori e semplici modelli FEM per valutare qualità e prestazioni del prodotto finito. #Autonomia di giudizio# Modulo I • Confrontare le varie scelte progettuali in base ad affidabilità, biocompatibilità, funzionalità. • Motivare le scelte progettuali in base ai vincoli progettuali e all’interazione con l’ambiente biologico. Modulo II • Confrontare criticamente alternative di processo e di funzionalizzazione superficiale sulla base di affidabilità, biocompatibilità e requisiti richiesti. • Motivare le scelte tecnologiche riconoscendo vincoli produttivi, limiti dei modelli e interazioni con l’ambiente biologico. #Abilità comunicative# Modulo I • Presentare con linguaggio tecnico corretto le scelte progettuali, i materiali e le loro implicazioni • Discutere casi applicativi e risultati di esercitazioni/laboratorio in forma argomentata e coerente. Modulo II • Presentare con linguaggio tecnico corretto le scelte di processo, i parametri adottati e le implicazioni funzionali per dispositivi biomeccanici. • Discutere casi applicativi e risultati di esercitazioni/laboratorio in forma argomentata e coerente. #Capacità di apprendimento# Modulo I • Reperire e utilizzare in autonomia letteratura scientifica e materiali tecnici relativi alla progettazione di dispositivi biomedicali • Aggiornare le proprie conoscenze su materiali e metodologie di progettazione nell’ambito biomedicale. Modulo II • Reperire e utilizzare in autonomia letteratura scientifica e materiali tecnici relativi alle lavorazioni dei biomateriali. • Aggiornare le proprie conoscenze su tecnologie emergenti di fabbricazione e funzionalizzazione per applicazioni biomeccaniche.

Modulo I: Design, e Testing di Componenti Biomeccanici Argomento 1 (5 ORE - 0,5 CFU) Introduzione alle problematiche generali del progetto dei dispositivi medici: organi artificiali e protesi, le reazioni dell'organismo all'impianto di materiali estranei. Argomento 2 (15 ORE – 1,5 CFU) Tessuti biologici, materiali biomedicali, materiali polimerici, materiali metallici, materiali ceramici. Argomento 3 (10 ORE - 1 CFU) Cenni di meccanica del continuo: richiami di algebra vettoriale e tensoriale, cinematica, stress ed equilibrio, iperelasticità ed equazioni costitutive, materiali iperelastici anisotropi. Argomento 4 (20 ORE – 2 CFU) Progettazione a fatica. Progettazione componenti plastici. Applicazioni: sistemi di fissaggio, protesi d’anca, protesi vascolari. Argomento 5 (5 ORE – 0,5 CFU) Testing sperimentale su dispositivi biomedicali: test sui materiali, test di resistenza a fatica. Argomento 6 (5 ORE – 0,5 CFU) Certificazione di dispositivi biomedicali. Modulo II: Lavorazioni per la Biomeccanica Argomento 1 (2 ORE - 0,2 CFU) Introduzione alla realizzazione di dispositivi biomeccanici e alla lavorazione dei biomateriali. Relazione tra tecnologie di lavorazione, funzioni del dispositivo, evoluzione storica delle funzioni e interazione con l’ambiente biologico. Argomento 2 (20 ORE - 2,0 CFU) Fondamenti dell’interazione laser-materia e delle lavorazioni al fascio laser. Realizzazione di impianti protesici mediante fabbricazione additiva di materiali metallici a letto di polvere e a deposizione diretta di energia. Cenni sulle tecnologie additive per materiali polimerici. Taglio laser. Caso applicativo: realizzazione di uno stent coronarico. Argomento 3 (15 ORE - 1,5 CFU) Processi innovativi di deformazione plastica per impianti personalizzati: formatura superplastica, formabilità delle lamiere metalliche e formatura incrementale. Argomento 4 (15 ORE - 1,5 CFU) Modellazione agli elementi finiti dell’interazione laser-materia allo stato solido, del comportamento plastico e visco-plastico di materiali metallici e dell’interazione con gli utensili. Argomento 5 (4 ORE - 0,4 CFU) Lavorabilità alle macchine utensili di leghe metalliche e materiali polimerici destinati ad applicazioni biomeccaniche. Argomento 6 (4 ORE – 0,4 CFU) Funzionalizzazione delle superfici protesiche: tecniche di modifica chimica e/o fisica per incrementare le capacità osteoinduttive e/o antibatteriche delle superfici protesiche.

Modulo I: Design and Testing di componenti bimeccanici Importante: Nozioni fondamentali di Scienze delle Costruzioni, Meccanica dei Materiali Modulo II: Lavorazioni per la Biomeccanica Importante: conoscenze pregresse sulle principali tecnologie di lavorazione dei materiali. Importante: conoscenza delle principali proprietà meccaniche e termiche dei materiali e del comportamento plastico. Importante: conoscenza dei concetti fondamentali della trasmissione del calore per interpretare i fenomeni alla base delle tecnologie di processo. Utile: familiarità con modellazione numerica e metodi agli elementi finiti applicati a problemi termo-meccanici.

Modulo I: Design, e Testing di Componenti Biomeccanici. Il corso si svolge con lezioni teoriche ed esercitazioni applicative in laboratorio. Le attività sono svolte in presenza; non è prevista didattica a distanza, salvo diverse disposizioni di Ateneo. La frequenza è fortemente consigliata. Carico di lavoro: 6 CFU, pari a 150 ore complessive. La didattica assistita è articolata in 60 ore complessive, di cui 40 ore di didattica frontale, 20 ore di esercitazioni/laboratorio. Lo studio individuale previsto è pari a 90 ore. Il materiale didattico è reso disponibile sulla piattaforma didattica del corso indicata dal docente. Gli studenti lavoratori, con disabilità o DSA sono invitati a contattare il docente per concordare eventuali strumenti didattici flessibili e misure specifiche. Modulo II: Lavorazioni per la Biomeccanica Il corso prevede lezioni teoriche, esercitazioni applicative, attività laboratoriali e una visita aziendale a fine corso, finalizzate a collegare i principi dei processi manifatturieri ai requisiti funzionali dei dispositivi biomeccanici. Le attività sono svolte in presenza; non è prevista didattica a distanza, salvo diverse disposizioni di Ateneo. La frequenza è fortemente consigliata, in particolare per esercitazioni, laboratori e visita aziendale. Carico di lavoro: 6 CFU, pari a 150 ore complessive. La didattica assistita è articolata in 60 ore complessive, di cui 40 ore di didattica frontale, 20 ore di esercitazioni/laboratorio. Lo studio individuale previsto è pari a 90 ore. Il materiale didattico è reso disponibile sulla piattaforma didattica del corso indicata dal docente. Gli studenti lavoratori, con disabilità o DSA sono invitati a contattare il docente per concordare eventuali strumenti didattici flessibili e misure specifiche.

Modulo I Modalità di esame. L’esame consiste in una prova orale unica, in presenza, che verte sull’intero programma delle lezioni, delle esercitazioni e delle attività svolte nell’anno accademico in corso. La prova comprende domande teoriche e discussione di casi applicativi, Durata indicativa: 30-40 minuti. Non sono previste prove intermedie. Obiettivi della prova. La prova accerta conoscenza e comprensione del comportamento meccanico dei materiali biologici e bio-compatibili e della loro modellazione, capacità di applicare le conoscenze alle scelte di progettazione del dispositivo, proprietà di linguaggio tecnico e capacità di collegare i diversi argomenti del corso. Modulo II Modalità di esame. L’esame consiste in una prova orale unica, in presenza, che verte sull’intero programma delle lezioni, delle esercitazioni e delle attività svolte nell’anno accademico in corso. La prova comprende domande teoriche e discussione di casi applicativi, con possibile richiesta di commentare scelte di processo, parametri di lavorazione, risultati di esercitazioni o esempi di modellazione termo-meccanica. Durata indicativa: 20-30 minuti. Non sono previste prove intermedie. Obiettivi della prova. La prova accerta conoscenza e comprensione dei processi di lavorazione dei biomateriali, capacità di applicare le conoscenze alla scelta/progettazione del processo manifatturiero, autonomia di giudizio nella valutazione delle alternative tecnologiche, proprietà di linguaggio tecnico e capacità di collegare i diversi argomenti del corso. Modulo I + Modulo II Criteri di valutazione e gradazione del voto. Il voto è espresso in trentesimi. 18-22: conoscenza essenziale degli argomenti e applicazione guidata dei concetti. 23-26: buona conoscenza dei contenuti, capacità di collegamento e applicazione corretta a casi standard. 27-30: padronanza approfondita, autonomia nell’analisi critica e corretta argomentazione delle scelte tecnologiche e/o progettuali. 30 e lode: preparazione eccellente, piena integrazione tra aspetti teorici ed applicativi, esposizione rigorosa e autonoma. Studenti con disabilità e DSA. Per gli studenti con disabilità e DSA saranno garantiti gli strumenti compensativi e le misure dispensative individuate, in base alle specifiche esigenze e in attuazione della normativa vigente (Compensatory tools and dispensatory measures will be guaranteed to students with disabilities and DSA, based on specific needs and in implementation of current legislation).

Modulo I: Design, e Testing di Componenti Biomeccanici Appunti delle lezioni messi a disposizione dal docente sulla piattaforma didattica del corso. R. Pietrabissa – Biomateriali per protesi e organi artificiali – Patron Editore, 1996 P.A. Revell – Joint Replacement Technology-Elsevier Ltd – Woodhead Publishing, 2014) Modulo II: Lavorazioni per la Biomeccanica Materiale di base: appunti e diapositive delle lezioni messi a disposizione dal docente sulla piattaforma didattica del corso. Testo di riferimento: Metallic Biomaterials Processing and Medical Device Manufacturing, Woodhead Publishing, 2020, ISBN 978-0-08-102965-7. Approfondimenti: articoli scientifici selezionati e materiali tecnici forniti durante il corso. Studenti non frequentanti: devono fare riferimento agli stessi materiali, integrando lo studio con gli articoli di approfondimento indicati dal docente e concordando eventuali chiarimenti durante il ricevimento.

Il corso si prefigge di fornire agli allievi ingegneri meccanici la conoscenza con i principali metodi di Controlli Non Distruttivi per la diagnostica strutturale. Si vuole sviluppare la comprensione di tecniche quali liquidi penetranti, correnti parassite, magnetoscopia, radiografia, termografia ed ultrasuoni. Il corso si avvale di prove pratiche in laboratorio per fornire le abilità necessarie per l’applicazione delle varie tecniche non distruttive trattate nel corso e sviluppare un’analisi critica dei risultati ottenuti. Alla fine del corso, gli studenti saranno in grado di scegliere la tecnica più idonea per l’identificazione dei difetti, stimare dimensione e profondità degli stessi e redigere un report tecnico dei risultati ottenuti. Alla fine del corso, avranno acquisito e saranno in grado di usare la terminologia tecnica legata al campo dei controlli non distruttivi. Le abilità collaborative e comunicative saranno consolidate grazie alla collaborazione con altri colleghi nelle prove di laboratorio. Gli studenti svilupperanno una certa autonomia nella scelta e sviluppo di procedure di prova per la risoluzione di problematiche legate ai controlli e avranno acquisito nuove abilità in campo ingegneristico.

-Introduzione sui Controlli non distruttivi (10 ORE – 1 CFU) Introduzione delle tecniche/metodi principali, classificazione, norme, procedure, reportistica e criteri di accettabilità -Tecniche superficiali: Controlli Visivi, Liquidi Penetranti, Magnetoscopia e Correnti indotte (5 ORE – 0,5 CFU) Principi generali, strumentazione, metodologie e applicazioni principali -Tecniche volumetriche: Radiografia e Ultrasuoni (5 ORE – 0,5 CFU) Principi generali, strumentazione, metodologie e applicazioni principali -Tecniche termografiche passive ed attive (10 ORE – XX CFU) Principi generali, strumentazione, metodologie e applicazioni principali -Dimostrazioni (demo) in aula o in laboratorio (30 ORE – 3 CFU) Liquidi Penetranti, Magnetoscopia, Ultrasuoni, Correnti indotte, Tecniche di termografia attiva

Laurea Triennale in ingegneria. Preferibile aver acquisito competenze in corsi di tecnologia.

Lezioni frontali sulla teoria delle tecniche, sulle normative ed esempi di applicazioni (3 CFU). Demo in laboratorio svolte dal docente su tutte le tecniche proposte (3 CFU). Attività di laboratorio in gruppi di massimo 5 studenti. Lo studente approfondirà con prove autonome le capacità pratiche su una (o due a seconda della numerosità del corso) delle tecniche studiate a lezione.

Colloquio orale e relazione sulle attività in laboratorio. Nel caso lo studente non abbia frequentato la relazione è di tipo bibliografico su tema da concordare col docente. Requisiti minimi di apprendimento: tre domande saranno sottoposte ai candidati e un range tra 0 e 10 punti sarà assegnato ad ogni domanda. Per superare l’esame sarà necessario ottenere un minimo di 6 punti per ogni domanda. Per gli studenti con disabilità e DSA saranno garantiti gli strumenti compensativi e le misure dispensative previste dalla normativa.

Dispense fornite dal docente in formato elettronico disponibili sul canale Teams della materia. Libro: INTRODUCTION TO NONDESTRUCTIVE TESTING - A Training Guide, PAUL E. MIX. Second Edition, Published by John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey Si suggeriscono i Quaderni AIPnD sulle singole tecniche per gli operatori di II livello. Lecture notes provided by the instructor in electronic format and available on the course Teams channel. Book: Introduction to Nondestructive Testing: A Training Guide, Paul E. Mix, Second Edition, published by John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey. The AIPnD handbooks on the individual techniques for Level II operators are also recommended.

Conoscenza e capacità di comprensione Il corso intende fornire le conoscenze utili e le principali tecniche per la progettazione dei servizi di stabilimento di un insediamento produttivo. Capacità di applicare conoscenza e comprensione Il corso, attraverso l’analisi di casi studio riferiti a sistemi impiantistici reali, fornirà agli studenti molteplici strumenti di valutazione che permetteranno loro di effettuare le principali scelte progettuali ed applicare i modelli di calcolo illustrati durante il corso nelle lezioni teoriche. Per ciascun caso, lo studente individuerà la soluzione ottimale in riferimento a parametri tecnici, vincoli e peculiari variabili decisionali. Eventuali ulteriori risultati di apprendimento attesi, relativamente a: • Autonomia di giudizio: Attraverso lo studio di scenari alternativi e dei fattori di scelta decisivi, con riferimento alle possibili scelte impiantistiche, lo studente sarà in grado di affinare la conoscenza tecnica e la capacità di giudizio, al fine di identificare le migliori soluzioni riferite a specifici scenari di progetto. • Abilità comunicative: La descrizione dei fattori impiantistici, con riferimento alle tecniche di progettazione integrata, sarà svolta in modo da consentire l’acquisizione di una terminologia specialistica adeguata. Lo sviluppo di abilità comunicative, orali e scritte, sarà anche stimolata attraverso la discussione in aula, la descrizione di casi di studio e mediante il supporto di strumenti multimediali ed opportuni software informatici. • Capacità di apprendimento: Sarà stimolata attraverso slide in power point e discussioni in aula seguita da un processo analitico interattivo degli studenti in aula, finalizzato a stimolare alti livelli di comprensione degli argomenti trattati. Le capacità di apprendimento saranno anche stimolate da diversi supporti didattici integrativi, quali: documenti progettuali, manuali specializzati, esercitazioni numeriche e casi di studio industriali, tesi ad accrescere le capacità applicative dei discenti.

Gli impianti generali di stabilimento: il trasporto fluidi (1.5 CFU) Approvvigionamento e distribuzione dell'acqua. Impianti e dispositivi antincendio. Produzione e distribuzione aria compressa. Gli impianti elettrici e di illuminazione (1.25 CFU) Schemi di distribuzione dell'energia elettrica. Criteri di scelta dei componenti costitutivi di impianto. Il rifasamento dei carichi elettrici. I livelli di illuminamento nell'ambiente industriale. Dimensionamento degli impianti di illuminazione. Gli impianti termici (1.25 CFU) Schema del principio di funzionamento di un impianto termico. Calcolo della potenzialità di una centrale termica. Impianti di condizionamento dell’aria. Principali configurazioni d'impianto. Trattamento e smaltimento degli effluenti gassosi (1 CFU) Classificazioni e pericolosità delle polluzioni. Impianti di aspirazione e depurazione delle polluzioni atmosferiche. Gli odori ed il loro abbattimento. L'inquinamento acustico e da vibrazioni (1 CFU) Normativa e criteri di valutazione del rischio. Il controllo del rumore industriale. Dispositivi antivibranti. Fondazioni antivibranti.

Conoscenze di Impianti Meccanici I

Lezioni ed esercitazioni in aula supportate da videoproiettore, tutoraggio in forma di assistenza individuale.

L’esame prevede una prova scritta per l’ammissione ad una successiva prova orale. Le due prove verranno svolte in giorni differenti. La prova orale deve essere necessariamente svolta nello stesso appello della prova scritta. La prova scritta è funzionale alla valutazione sia delle conoscenze apprese durante il corso (quesiti a risposta libera) che delle capacità dello studente di applicare in modo organico ed esaustivo gli strumenti e gli approcci risolutivi appresi durante il corso. Per l’accesso alla prova orale è necessario conseguire una votazione di almeno 18/30 alla prova scritta. La prova orale intende verificare le conoscenze dello studente in relazione alla capacità di sintetizzare ed integrare tematiche e modelli di progettazione trattati nel corso verificando livello di comprensione dell’argomento, le capacità espressive e l’utilizzo della terminologia appropriata. Il superamento della prova orale è necessario conseguire una votazione minima di 18/30. La mancata partecipazione alla prova orale annulla la prova scritta sostenuta. REQUISITI MINIMI Entrambe le prove richiedono i seguenti requisiti minimi, corrispondenti al raggiungimento della votazione di 18/30: il candidato dovrò dimostrare di essere in grado di impostare e risolvere problemi relativi al dimensionamento dei principali servizi di impianto: - acqua industriale - acqua antincendio - impianti termici - impianti elettrici - impianti di illuminazione - impianti di captazione ed abbattimento delle polluzioni solide e gassose e saper valutare il rischio rumore ed il rischio vibrazioni in ambienti industriali. CRITERI DI GRADUAZIONE DEL VOTO FINALE La votazione finale dell’esame rappresenta una valutazione complessiva della preparazione dello studente, come emersa sia dalla prova scritta che dall’esame orale, basata sui seguenti criteri: conoscenza degli argomenti nel programma del corso, capacità di impostare e risolvere problemi in differenti contesti, capacità di formulare giudizi autonomi, capacità di esprimere concetti utilizzando un linguaggio tecnico. L’assegnazione del voto minimo (18/30) avverrà se sono verificati i requisiti minimi di apprendimento sopra definiti. L’assegnazione del voto massimo (30/30) avverrà se sono verificate un’ottima conoscenza degli argomenti trattati ed una comprensione completa e approfondita dei concetti, la capacità di risolvere problemi molto complessi e di applicare le conoscenze apprese in contesti innovativi, un’ottima capacità di formulare giudizi autonomi, critici e originali unitamente ad un’ottima capacità di esprimere concetti utilizzando un linguaggio tecnico di alto livello ed in modo chiaro, coerente e persuasivo. L’assegnazione della Lode avverrà se sarà verificata una conoscenza eccezionale e completa degli argomenti trattati, con capacità di collegare i concetti in modo innovativo. Capacità di risolvere problemi estremamente complessi e di applicare le conoscenze in contesti altamente innovativi e interdisciplinari. Eccellente capacità di formulare giudizi autonomi, critici e originali, con un alto grado di approfondimento. Straordinaria capacità di esprimere concetti utilizzando un linguaggio tecnico di alto livello in modo chiaro, coerente, persuasivo e con un alto livello di precisione.

1. A. Monte Elementi di impianti industriali, Vol 2. Ed. Libreria Cortina Torino, IV ed., 2009. 2. S. Cavallone, Impianti Elettrici. (*) 3. S. Cavallone, G. Mummolo. Compendio di esercitazioni di impianti industriali. 2004. (*) 4. S. Digiesi. Metodi di risoluzione delle reti a maglie. 2008. (*)

La disciplina si inserisce nel quadro degli insegnamenti del 2° anno del corso di laurea magistrale in Ingegneria Meccanica. Le caratteristiche prestazionali dei moderni veicoli aeronautici dipendono in larga misura dai materiali avanzati e dalle tecnologie di fabbricazione impiegate, con l’obiettivo di aumentarle. La disciplina fornisce una trattazione sistematica dei materiali e dei processi produttivi impiegati per la fabbricazione e l'assemblaggio di strutture aeronautiche.

Cenni sulle caratteristiche funzionali (1 CFU) Evoluzione delle aeromobili, ricerca delle caratteristiche funzionali, sviluppo di prodotto, progettazione delle linea base, sintesi automatica del progetto, verifica tecnologica, ottimizzazione strutturale, scenario di riferimento, previsione del carico, equazione unitaria, range aeromobile, verifiche ambientali. Lavorazione dei Materiali (5 CFU) Introduzione. Alluminio, Magnesio e Berillio, Titanio, Acciai ad alta resistenza, super-leghe, compositi a matrice polimerica, compositi a matrice metallica, compositi a matrice ceramica, assemblaggio strutturale.

Tecnologia Meccanica II

Lezioni (60 ore)

Colloquio orale volto a valutare la comprensione della teoria e la capacità di rielaborare i concetti appresi. L’esame orale richiede, come requisito minimo, la padronanza della teoria e dei calcoli relativi agli argomenti trattati nel corso.

Manufacturing Technology for Aerospace Structural Materials, 2006, ISBN: 978-1-85617-495-4, Elsevier Ltd Autori: F.C. Campbell. Appunti da lezione.

Lo studente acquisirà conoscenze specifiche sugli strumenti per l’analisi dei sistemi vibranti lineari. Le lezioni saranno finalizzate dapprima all'apprendimento dei fondamentali strumenti per l’analisi teorica dei sistemi vibranti discreti e continui. Successivamente saranno trattate le metodiche per l’analisi sperimentale di tali sistemi, dall’analisi modale sperimentale a quella in condizioni di esercizio.

1. VIBRAZIONI LIBERE E FORZATE DI SISTEMI DISCRETI, A MOLTI GRADI DI LIBERTÀ Formulazione matriciale delle equazioni del moto, autovalori e autovettori, matrice modale, riduzione alle coordinate normali. Analisi modale. Sistemi non smorzati: battimenti, accoppiamento statico e dinamico, vibrazioni libere, modi normali. Smorzamento proporzionale. Smorzamento non proporzionale. Formulazione nello spazio degli stati. 2. VIBRAZIONI LIBERE E FORZATE DI SISTEMI CONTINUI, A PARAMETRI DISTRIBUITI Onde e equazioni d'onda. Vibrazioni di corde e travi. Applicazioni di onde 2D e 3D. Onde acustiche. Grandezze acustiche. Smorzamento. Sistemi vibro-acustici. Accoppiamento vibro-acustico. 3. VIBRAZIONI CASUALI Distribuzioni di probabilità e medie. Medie d’assieme. Correlazione. Densità spettrale. Risposta dei sistemi lineari a vibrazioni casuali stazionarie. 4. IDENTIFICAZIONE STRUTTURALE SPERIMENTALE DI SISTEMI VIBRANTI Analisi modale sperimentale. Analisi modale in condizioni di esercizio. Analisi modale vibro-acustica. Sistemi e tecniche di eccitazione: martelli, strumentati, altoparlanti e sorgenti acustiche. Tipi di segnale. Trasduttori di forza e movimento. Trasduttori acustici. Montaggio di trasduttori. Calibrazione. Vibrometro Laser Doppler. Misure di funzioni di risposta in frequenza. Misure di densità spettrale. Stima dei parametri modali. Validazione di un modello modale. Impiego dei parametri modali.

Geometria e algebra, Analisi matematica, Metodi di rappresentazione tecnica, Fisica generale, Meccanica razionale, Meccanica applicata alle macchine.

Lezioni e esercitazioni in aula, tutoraggio in forma di assistenza individuale.

CONOSCENZE E ABILITÀ ATTESE: Lo studente deve dimostrare di aver appreso i concetti fondamentali introdotti, di aver conseguito un adeguato livello di conoscenza degli argomenti specifici, di saper utilizzare autonomamente gli strumenti forniti, cimentandosi nella risoluzione di problemi applicativi. SUPPORTI ALLA DIDATTICA: Riferimenti e dispense in formato elettronico. CONTROLLO DELL’APPRENDIMENTO E MODALITÀ D’ESAME: L’esame consiste in una prova orale all’interno della quale saranno anche discussi i risultati di un elaborato di progetto.

1. Meirovitch L.: Fundamentals of vibrations. McGraw-Hill, New York. 2. Heylen W., Lammens S., Sas P.: ”Modal Analysis Theory and Testing”, Katholieke Universiteit Leuven – Departement Werktuigkunde. 3. Norton M. P., Karczub D.G.: “Fundamentals of Noise and Vibration Analysis for Engineers”, Cambridge University Press, Cambridge.

Tipo esame: Orale - Valutazione: Voto Finale - Frequenza: Non obbligatoria

Tipo esame: Orale - Valutazione: Voto Finale - Frequenza: Non obbligatoria

Lo studente riconosce e descrive i principi fisici alla base delle principali classi di sensori e strumenti per misure termiche, fluidodinamiche, cinematiche e vibrazionali, con particolare riferimento alle applicazioni industriali e aeronautiche. Lo studente seleziona sensori e tecniche di misura adeguati a specifiche applicazioni, valuta caratteristiche statiche e dinamiche, imposta procedure di calibrazione e acquisizione dati e stima l’incertezza di misura. Lo studente confronta criticamente soluzioni strumentali alternative, valutando accuratezza, sensibilità, linearità, risposta dinamica, invasività, limiti applicativi e incertezza associata alla catena di misura. Lo studente espone, con linguaggio tecnico-scientifico corretto, i principi di funzionamento dei sensori; interpreta dati sperimentali; discute risultati di misura e presenta in modo chiaro procedure, risultati e progetto del setup sperimentale. Lo studente sviluppa un metodo autonomo per approfondire tecniche di misura tradizionali e avanzate, consultando testi specialistici, manuali tecnici, dispense, articoli scientifici e documentazione di strumentazione.

1. Fondamenti dei sensori — 2,5 ore, 0,25 CFU Classificazione e principi di funzionamento dei sensori. Caratteristiche statiche e dinamiche. Concetti di trasduzione, calibrazione, catena di misura e incertezza. 2. Misure di temperatura — 10 ore, 1,0 CFU Cenni storici, definizioni e scale di riferimento. Termoresistenze, termistori e termocoppie. Sensori integrati a stato solido, sensori radiativi e tecniche ottiche di misura della temperatura. Errori tipici e valutazione dell’incertezza. 3. Misure di pressione — 7,5 ore, 0,75 CFU Strumentazione di riferimento e principi di misura. Trasduttori meccanici, elastici e piezoelettrici. Misura della pressione nei fluidi in moto e principali problematiche applicative. 4. Misure di portata e velocità nei fluidi — 12,5 ore, 1,25 CFU Tubi di Pitot e anemometria termica. Anemometria Doppler e Laser-Doppler. Misuratori a ostruzione e a inserzione. Misuratori termici, Coriolis e ultrasonici. Criteri di confronto, prestazioni e selezione della tecnica di misura. 5. Misure di spostamento e velocità di corpo rigido — 10 ore, 1,0 CFU Trasduttori potenziometrici, estensimetrici, induttivi, LVDT e capacitivi. Sensori acustici e ottici. Considerazioni su linearità, sensibilità, risoluzione e campo di misura. 6. Misure di accelerazione e vibrazione — 7,5 ore, 0,75 CFU Principi di funzionamento di accelerometri e sismometri. Analisi della risposta dinamica e in frequenza. Effetti della strumentazione sulla misura di grandezze variabili nel tempo. 7. Tecniche ottiche di velocimetria — 10 ore, 1,0 CFU Laser-Doppler Anemometry, LDA, e Particle Image Velocimetry, PIV. Principi di funzionamento, configurazioni sperimentali, requisiti sperimentali, trattamento dei dati e applicazioni nella fluidodinamica sperimentale, con particolare riferimento a problemi di interesse industriale e aerospaziale.

 Necessario: teoria della misura, valutazione e propagazione dell’incertezza, statistica di base.  Necessario: sistemi lineari tempo-invarianti di ordine 0, I e II.  Importante: fisica di base, meccanica dei fluidi, circuiti elettrici.  Utile: acquisizione dati e signal processing

Le attività formative sono organizzate in lezioni frontali, seminari, attività obbligatorie di laboratorio e dimostrazioni sperimentali. Le lezioni introducono i principi fisici, le caratteristiche statiche e dinamiche dei sensori, le tecniche di calibrazione, l’acquisizione dei segnali e la valutazione dell’incertezza di misura. Le attività di laboratorio sono finalizzate alla calibrazione di sensori, all’acquisizione e interpretazione di dati sperimentali e alla progettazione della adeguata catena di misura. Ulteriori attività pratiche e dimostrative riguardano tecniche avanzate di vibrometria laser doppler, thermal stress analysis, anemometria laser doppler. Sono utilizzati supporti multimediali, materiale didattico fornito tramite Microsoft Teams, software e strumenti quali: MATLAB, LabVIEW, COMSOL, strumentazione da banco, sistemi di acquisizione dati e banchi prova. La frequenza alle lezioni è consigliata; la partecipazione alle attività di laboratorio previste dal corso è auspicabile. CFU totali: 6. Ore totali di impegno dello studente: 150. Ore di didattica in presenza, comprensive di lezioni, seminari e laboratorio: 60. Ore di didattica digitale: 0. Ore di studio individuale: 90.

La verifica dell’apprendimento si svolge mediante prova orale oppure, in alternativa, mediante presentazione e discussione del progetto d’anno. Non è prevista una prova scritta. La prova orale è finalizzata ad accertare la conoscenza dei principi fisici alla base dei sensori e delle principali tecniche di misura, la capacità di analizzare il comportamento statico e dinamico della strumentazione, la capacità di valutare l’incertezza di misura e la capacità di selezionare correttamente sensori e tecniche sperimentali in funzione dell’applicazione. La presentazione del progetto d’anno, alternativa alla prova orale, prevede la discussione di un’attività progettuale o sperimentale relativa a un problema di misura termofluidodinamica. Il progetto può essere svolto in gruppo, secondo modalità concordate con la docente; la valutazione tiene conto sia della qualità complessiva del lavoro sia del contributo individuale, verificato durante la presentazione e la discussione. Lo studente deve dimostrare di saper impostare la catena di misura, selezionare la strumentazione, motivare le scelte effettuate, elaborare e interpretare i dati, valutare l’incertezza e presentare criticamente i risultati ottenuti. Requisiti minimi di apprendimento: lo studente deve dimostrare una sufficiente padronanza dei principi di funzionamento dei principali sensori e strumenti trattati nel corso, la capacità di descrivere correttamente le grandezze misurate e le relative problematiche sperimentali, nonché una conoscenza adeguata dei concetti di taratura, risposta dinamica, acquisizione dati e incertezza di misura. Non è ammessa una conoscenza del tutto assente di uno degli argomenti fondamentali del programma. La valutazione finale è espressa in trentesimi, con eventuale lode. Criteri di gradazione del voto: 18–20: conoscenza essenziale degli argomenti, con capacità minima di descrivere i principali sensori, i principi di misura, le grandezze termiche e fluidodinamiche fondamentali e i concetti base di calibrazione e incertezza. 21–23: discreta conoscenza degli argomenti e capacità soddisfacente di descrivere il funzionamento della strumentazione, le caratteristiche statiche e dinamiche dei sensori e le principali problematiche sperimentali di ognuna delle famiglie di sensori presentate. 24–26: buona conoscenza dei contenuti del corso, corretta applicazione dei concetti principali e adeguata capacità di selezionare sensori, interpretare dati sperimentali e valutare prestazioni e incertezza della catena di misura. 27–29: conoscenza approfondita degli argomenti, capacità di collegare tecniche di misura diverse, autonomia nella scelta della strumentazione e capacità critica nell’analisi di applicazioni termofluidodinamiche, anche in ambito industriale e aerospaziale. 30–30 e lode: conoscenza completa, critica e integrata dei contenuti, eccellente capacità di analisi, sintesi, collegamento e argomentazione, piena autonomia nella progettazione della catena di misura e nella discussione dei risultati sperimentali e dell’incertezza associata. Per gli studenti con disabilità e DSA saranno garantiti gli strumenti compensativi e le misure dispensative individuate, in base alle specifiche esigenze e in attuazione della normativa vigente.

1) E.O. Doebelin, D.N. Manik, Measurement Systems: Application and Design, McGraw-Hill. 2)R.S. Figliola, D.E. Beasley, Theory and Design for Mechanical Measurements, Wiley. 3) G. Rossi, Misure meccaniche e termiche. Basi teoriche e principali sensori e strumenti, Carocci, Roma, 2010. 4) Dispense, materiale integrativo e articoli tecnici forniti dalla docente tramite Microsoft Teams.

Conoscenza e capacità di comprensione: Il corso fornisce le conoscenze di base per la simulazione fluidodinamica di casi di interesse biologico. Vengono approfondite le caratteristiche fisiche dei diversi regimi di flusso e i metodi numerici per la risoluzione delle equazioni di governo. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Al termine del corso gli allievi saranno in grado di comprendere tutte le fasi di una simulazione fluidodinamica, dalla definizione della geometria all’analisi del flusso. Le conoscenze acquisite consentiranno la simulazione di flussi di interesse biologico. Autonomia di giudizio: Al termine del corso lo studente sarà in grado di valutare criticamente i modelli matematici per descrivere la dinamica di un fluido in configurazioni complesse, selezionando metodi numerici appropriati e il livello di approssimazione adeguato. Abilità comunicative: Mediante il progetto assegnato e la prova orale dell’insegnamento, lo studente può misurare la sua capacità di presentare e discutere le caratteristiche del problema fisico analizzato e del modello utilizzato per la soluzione, nonchè di comunicare i risultati ottenuti. Capacità di apprendimento: Il corso promuove l'autonomia dello studente nell’utilizzo di modelli numerici per problemi fluidodinamici. Tale competenza è consolidata attraverso un progetto finale e mediante esempi applicativi, favorendo l’apprendimento continuo e l'aggiornamento professionale.

• Introduzione (5 ore - 0.5 CFU) Modellazione e simulazione di flussi biologici. Struttura di un progetto computazionale: dal mondo reale al modello numerico. Soluzione numerica delle equazioni. Proprietà di un metodo numerico. Validazione e verifica. Esempi pratici. - Modelli fisici (20 ore - 2 CFU) Caratteristiche dei flussi biologici. Fenomeni di trasporto. Concetti base di fluidodinamica, principi di conservazione, equazioni di governo. Strato limite e separazione. Corpi tozzi e aerodinamici. Interazione fluido-struttura. Fenomenologia della turbolenza. Cascata di energia e dissipazione. Dinamica della vorticità. Modellazione della turbolenza: equazioni Reynolds-Averaged Navier-Stokes, Large-Eddy Simulation, modelli di parete. Microfluidica. Fenomeni di trasporto alla microscala. Bilancio di forze. Capillarità. Microfluidica inerziale. Mescolamento e avvezione caotica. Flussi multifase. - Fluidodinamica computazionale (25 ore - 2.5 CFU) Definizione della geometria. Dal CAD all’analisi. Generazione della griglia di calcolo, griglie strutturate e non strutturate, griglie multiblocco, griglie cartesiane adattative. Metodi di discretizzazione. Metodo alle differenze finite. Metodo ai volumi finiti. Condizioni al contorno. Soluzione numerica delle equazioni di Navier-Stokes. Software di calcolo (Cadence Pointwise e Ansys Fluent). Calcolo ad alte prestazioni. Modelli multifisici. Post-processing. - Applicazioni (10 ore - 1 CFU) Flussi di interesse biologico. Flusso pulsatile all’interno di un aneurisma. Mescolamento di più fluidi in micromixer. Trasporto cellulare in vascolature complesse. Propulsione biomimetica. Interazione fluido-struttura di valvole cardiache.

Nozioni fondamentali di Fluidodinamica (Indispensabile). Nozioni fondamentali dell'Analisi Matematica: derivate, integrali, equazioni differenziali (Indispensabile). Nozioni fondamentali dell'algebra tensoriale (Importante).

L’insegnamento prevede: lezioni frontali supportate dall'impiego di computer e videoproiettore; esercitazioni pratiche guidate sui software di calcolo; ore di studio individuale e lavoro autonomo sui software. L’approccio didattico è concepito per sviluppare progressivamente sia la comprensione teorica che le capacità pratiche di utilizzo dei software di calcolo, attraverso un’interazione continua tra concetti teorici ed applicazioni. Carico di lavoro: - CFU: 6 - Ore complessive: 150 - Ore di didattica in presenza: 60 - Ore di attività esercitative: 24 comprese nelle 60 ore di didattica in presenza - Ore di studio individuale: 90 La frequenza è fortemente consigliata.

L’esame finale consiste in una prova orale, della durata di circa 60 minuti, in cui vengono discussi: i) gli argomenti trattati nel corso; ii) il progetto finale dello studente riguardo l’implementazione di un codice di calcolo su specifiche tematiche assegnate dal docente. La verifica dell'apprendimento copre tutti gli argomenti del corso e richiede la dimostrazione della conoscenza e della comprensione degli argomenti trattati. I requisiti minimi di apprendimento comprendono la capacità di applicare gli strumenti e le tecniche trattati nel corso, dimostrando padronanza del vocabolario e della terminologia tecnica. In particolare, si dovrà dimostrare la capacità di modellare un problema fisico e impostare una simulazione fluidodinamica: discretizzare il dominio di interesse, selezionare il metodo numerico appropriato con le corrette condizioni al contorno, discutere criticamente i risultati alla luce delle approssimazioni fatte. Nel determinare il voto complessivo dell'esame si seguiranno i seguenti criteri di gradazione: - Eccellente (30 – 30 e Lode): ottima conoscenza degli argomenti, ottima proprietà di linguaggio, ottima capacità analitica; lo/la studente/essa è in grado di applicare brillantemente le conoscenze teoriche a casi concreti. - Molto buono (27 - 29): buona conoscenza degli argomenti, notevole proprietà di linguaggio, buona capacità analitica; lo/la studente/essa è in grado di applicare correttamente le conoscenze teoriche a casi concreti. - Buono (24-26): buona conoscenza dei principali argomenti, discreta proprietà di linguaggio; lo/la studente/essa mostra una adeguata capacità di applicare le conoscenze teoriche a casi concreti. - Soddisfacente (21-23): lo/la studente/essa non mostra piena padronanza degli argomenti principali dell'insegnamento, pur possedendone le conoscenze fondamentali; mostra comunque soddisfacente proprietà di linguaggio e sufficiente capacità di applicare le conoscenze teoriche a casi concreti. - Sufficiente (18-20): minima conoscenza degli argomenti principali dell'insegnamento e del linguaggio tecnico, limitata capacità di applicare in modo adeguato le conoscenze teoriche a casi concreti. Per gli studenti con disabilità e DSA saranno garantiti gli strumenti compensativi e le misure dispensative previste dalla normativa vigente.

• Course notes provided by the instructor. - J.C. Tannehill, D.A. Anderson, R.H. Pletcher, Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer, Taylor & Francis. - J.H. Ferziger, M. Perić, Computational Methods for Fluid Dynamics, Springer. - H.K. Versteeg, W. Malalasekera, An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method, Prentice Hall. The above references constitute the primary learning resources for both attending and non-attending students. Additional lecture notes, practical exercises, and supporting materials will be made available through the University's digital learning platform.

Il corso si prefigge di fornire agli allievi del Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica conoscenze approfondite e procedure di calcolo per il dimensionamento, la verifica e la messa a punto di un motore alternativo a combustione interna e, in particolare, dei suoi principali componenti. Il corso presenta anche le principali architetture dei motori a propulsione ibrida ed elettrica, evidenziandone le modalità di gestione.

PROGRAMMA: 1. Generalità; Costituzione e classificazione dei motori. Cicli ideali, cicli standard ad aria e cicli limite. Funzionamento reale. Ciclo indicato e parametri caratteristici. 2. Le prestazioni dei m.c.i.: Curve caratteristiche. Piano quotato. Accoppiamento motore-veicolo. Elasticità. Dimensionamento di massima. 3. Costituzione dei motori: illustrazione di disegni costruttivi. 4. Alimentazione aria nei motori a 4 tempi: Motori 4 tempi: coefficiente di riempimento; effetti quasi-stazionari; dimensionamento delle valvole; Fenomeni non stazionari. 5. Sovralimentazione: Sovralimentazione nei motori 4 tempi: a comando meccanico e con turbogruppo. Accoppiamento motore-sovralimentatore. Transitori. 6. Fluidodinamica dei m.c.i.: Moti organizzati della carica. Turbolenza. Variabilità ciclica. Atomizzazione ed evaporazione del combustibile. Penetrazione del getto. 7.Combustibili: Classificazione e caratteristiche dei combustibili per autotrazione. Biocombustibili. proprietà dei combustibili. potere calorifico; rapporto stechiometrico; volatilità; temperatura di autoaccensione; Numero di Ottano, Numero di Cetano. 8. Elementi di termochimica e cinetica della combustione: Composizione dei gas combusti. Equilibrio chimico e temperatura adiabatica di fiamma. Cinetica chimica. Leggi di Arrhenius. Temperatura di autoaccensione e ritardo all’accensione. Velocità di reazione. 9. Combustione nei motori ad accensione comandata. Caratteristiche del processo di combustione nei m.c.i. ad accensione comandata. Propagazione del fronte di fiamma. Frazione di massa bruciata. Fenomeni di dissociazione e congelamento. Anticipo. Dispersione ciclica. Combustioni anomali. Detonazione e preaccensione. 10. Combustione nei motori ad accensione per compressione: Sistemi ad iniezione diretta e sistemi con precamera. Combustione diffusiva nei motori diesel ad iniezione diretta. Spray e mescolamento del combustibile. Fasi del processo di combustione. Ritardo di accensione. Influenza della forma della camera di combustione. Sistemi di alimentazione nei motori ad accensione spontanea. Regolazione dei m.c.i. ad accensione per compressione. Costituzione e caratteristiche del sistema “common-rail” e dell’elettroiniettore. 11. Formazione e controllo degli inquinanti: Principali inquinanti e loro impatto sull’ambiente e sulla salute. Evoluzione delle normative sull’inquinamento. Cicli di prova. Formazione degli inquinanti. Idrocarburi incombusti e CO. NOx. Interventi per la riduzione delle emissioni: sistemi EGR. Sistemi di post-trattamento. 12.Prove e collaudi sui m.c.i.: Banchi prova motori. Calcolo della legge di rilascio del calore. Sistemi di analisi delle emissioni. 13. Architetture dei motori ibridi.

CONOSCENZE PRELIMINARI: Le conoscenze dei corsi di Fluidodinamica, Sistemi Energetici I e di Macchine a Fluido I sono essenziali

Lezioni ed esercitazioni in aula supportate dall'impiego di computer e videoproiettore;

Al termine del corso gli allievi saranno in grado di dimensionare un motore a combustione interna, prevedere le prestazioni utilizzando i moderni sistemi di calcolo, utilizzare i principali strumenti di misura delle prestazioni.

TESTI DI RIFERIMENTO PRINCIPALI: G.Ferrari, Motori a combustione interna, Il Capitello, Torino. J.B.Heywood, Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw Hill, New York, 1988. Dispense didattiche disponibili in formato elettronico (pdf) sul sito http://climeg.poliba.it. ULTERIORI TESTI SUGGERITI: Taylor, The Internal Combustion Engine in Theory and Practice, MIT Press, Cambridge, 1968. Ferguson, Internal Combustion Engines, Applied Thermosciences, John Wiley & Sons, 1986. J.I.Ramos, Internal Combustion Engine Modeling, Hemisphere P.C., 1989.

Lo studente apprenderà i principi del monitoraggio e del controllo della qualità nei processi manufatturieri, unitamente alle metodologie del Design of Experiments, del Statistical Process Control (SPC), della Process Capability Analysis e della metodologia Six Sigma. Lo studente sarà in grado di utilizzare metodi statistici per l'analisi della variabilità dei processi e per il monitoraggio real- time e post-processo e metodologie di feedback control. Sarà, inoltre, in grado di valutare la capacità di un processo (Cp, Cpk e indicatori correlati), utilizzare strumenti SPC per il monitoraggio continuo della qualità; progettare esperimenti fattoriali e applicare metodologie per l'ottimizzazione dei processi; utilizzare software per l'analisi dei dati industriali. Lo studente sarà in grado di scegliere gli strumenti per il monitoraggio real-time e post-processo delle lavorazioni meccaniche, di scegliere gli strumenti statistici più appropriati in funzione del problema; distinguere la variabilità casuale dalla variabilità assegnabile, valutare l'efficacia di interventi di miglioramento della qualità; supportare decisioni ingegneristiche mediante evidenze quantitative. Lo studente sarà in grado di esporre con linguaggio tecnico-scientifico corretto analisi statistiche mediante grafici e indicatori; utilizzare correttamente la terminologia dell'ingegneria della qualità; redigere relazioni tecniche; discutere risultati sperimentali con linguaggio scientifico. Lo studente svilupperà la capacità di approfondire autonomamente metodologie avanzate di monitoraggio e controllo di processi manifatturieri tradizionali e avanzati, di utilizzare nuovi strumenti software per l'analisi statistica; di affrontare problemi complessi di miglioramento continuo; di aggiornarsi sulle tecniche Lean Six Sigma e Quality Engineering.

1. Introduzione al monitoraggio di processo e alla qualità nella manifattura (5 ORE – 0.5 CFU) Concetti fondamentali di qualità nei processi manifatturieri. Industria 4.0 e digitalizzazione della produzione. Variabilità di processo e principali indicatori di prestazione (KPI). Strategie di monitoraggio real-time e post-process. Metrologia. Aspetti normativi. 2. Tecniche statistiche per il monitoraggio di processo ed il controllo qualità (20 ORE – 2 CFU) Statistica descrittiva e inferenza statistica. Analisi della variabilità. Regressione, correlazione. Statistical Process Control (SPC). Distribuzioni statistiche. Inferenze sulla qualità del processo. Statistiche e distribuzioni campionarie. Analisi della varianza. Implementazione del SPC in un programma di miglioramento della qualità. Limiti di processo. Carte di controllo per variabili. Carte di controllo per attributi. Laboratori con software statistico Minitab e Matlab. 3. Verso una produzione a zero difetti: qualità del processo e specifiche di prodotto (5 ORE – 0.5 CFU) Analisi di capacità di processo. Indici di capacità di processo. Carte di controllo univariate e multivariate (EWMA, CUSUM). Miglioramento della qualità – Il ruolo del miglioramento nella roadmap six-sigma. 4. Monitoraggio ed analisi della qualità di processi di lavorazione meccanica (20 ORE- 2 CFU) Monitoraggio e controllo della qualità di processi di asportazione di truciolo, saldatura e assemblaggio, lavorazioni laser, processi di riparazione e processi di stampa 3D metallica. Monitoraggio in-situ ed ex-situ. Tecniche di data fusion per la diagnostica di processo. Tecniche di feedback control. Esercitazioni in laboratorio ed analisi dati con strumenti software. 5. Progettazione e miglioramento dei processi con esperimenti programmati. (10 ORE- 1 CFU) Design of Experiments (DOE). Esperimenti fattoriali per la progettazione e il miglioramento dei processi. Ottimizzazione del processo con esperimenti programmati. Metodo delle superfici di risposta. Laboratori con software statistico Minitab.

Importante: Conoscenze di tecnologia meccanica e tecnologia dei materiali Importante: Algebra, geometria, analisi matematica

Le attività formative sono organizzate in lezioni frontali, casi studio, esercitazioni guidate, laboratori didattici su monitoraggio real time di processi avanzati di fabbricazione e di processi tradizionali e su software statistici e di elaborazione dati, visite in aziende manifatturiere. Le lezioni introducono nozioni e principi in relazione alle metodologie di monitoraggio e controllo di processi manifatturieri in termini di strumentazione, sensoristica, metodi statistici di process control (SPC), uso di strumenti software per monitoraggio e controllo e per elaborazione statistica dei dati. La frequenza non è obbligatoria ma è fortemente consigliata. Il materiale didattico è reso disponibile tramite piattaforma Microsoft Teams e aggiornato durante il semestre. Gli studenti lavoratori, con disabilità, DSA o altre esigenze specifiche sono invitati a contattare il docente per concordare eventuali misure di supporto. CFU totali: 6. Ore totali di impegno dello studente: 150. Ore di didattica in presenza, comprensive di esercitazioni: 60. Ore di didattica digitale: 0. Ore di studio individuale: 90.

La verifica dell’apprendimento è mirata a valutare la capacità di svolgere esercizi numerici, anche con l’ausilio di software specifici di elaborazione dati (prova pratica) e di esporre concetti teorici (prova teorica). La prova PRATICA (durata 1.5 ore) richiede la risoluzione di esercizi relativi a. - probabilità e statistica, - inferenza statistica, analisi della varianza e metodologie del Design of Experiments, Sulla traccia è riportato il punteggio di ciascuno degli esercizi, espresso in trentesimi. La prova teorica, a cui si accede dopo il superamento della parte pratica con un voto minimo di 18/30, può svolgersi tramite una prova scritta o tramite un colloquio orale (durata da 20 a 30 min), ed è mirata ad appurare la conoscenza di: - tecniche di monitoraggio e controllo di processi di lavorazione convenzionali e non convenzionali (strumentazione, sensoristica e metodologia) - discussione su casi applicativi affrontati durante il corso - uso di metodi statistici per l’analisi dei dati, carte di controllo, Six Sigma, norme di riferimento. Il voto finale è ottenuto come media delle due prove (approssimazione per eccesso). Requisiti minimi di apprendimento per la prova PRATICA: per ciascuno degli esercizi proposti, è necessario dimostrare almeno la capacità di saper impostare procedimenti di risoluzione concettualmente corretti. Requisiti minimi di apprendimento per la prova TEORICA: per ciascuna delle domande proposte, è necessario mostrare di avere sufficiente padronanza e proprietà di linguaggio relativamente all’argomento richiesto, nonché una sufficiente capacità di rielaborare in maniera autonoma, anche attraverso l’ausilio di schemi e grafici, i concetti che si espongono; non è ammesso non conoscere del tutto uno degli argomenti richiesti. La valutazione finale è espressa in trentesimi. Criteri di gradazione del voto: 18-20: conoscenza essenziale degli argomenti, con capacità minima di descrivere le metodologie di monitoraggio e controllo della qualità dei processi manifatturieri; 21-23: discreta conoscenza degli argomenti e capacità soddisfacente di descrivere metodologie di monitoraggio e controllo della qualità dei processi manifatturieri 24-26: buona conoscenza dei contenuti e corretta applicazione dei concetti principali; 27-29: conoscenza approfondita, capacità di collegamento tra argomenti e autonomia nella scelta delle metodologie di implementazione delle soluzioni tecnologiche e delle metodologie di analisi di monitoraggio e controllo; 30-30 e lode: conoscenza completa, critica e integrata, eccellente capacità di analisi, sintesi, collegamento e argomentazione. Per gli studenti con disabilità e DSA saranno garantiti gli strumenti compensativi e le misure dispensative individuate, in base alle specifiche esigenze e in attuazione della normativa vigente

1) Controllo statistico di processo. di M.D. Montgomery, Wiley. 2) Statistical process control. M.D. Montgomery, Wiley. 3) Dispense e materiale integrativo fornito dal docente tramite piattaforma Microsoft Teams

Tipo esame: Orale - Valutazione: Voto Finale - Frequenza: Non obbligatoria

Tipo esame: Orale - Valutazione: Voto Finale - Frequenza: Non obbligatoria

Il corso (modulo I) fornisce una conoscenza avanzata dei materiali strutturali tradizionali e innovativi (compositi e ceramici, foam, polimeri, sinterizzati, titanio, biomateriali). In particolare, gli studenti approfondiscono la conoscenza delle metodologie che guidano nella scelta del materiale e che sono necessarie per dimensionare, verificare la resistenza e calcolare la durata di componenti e di strutture industriali, tenendo conto anche delle normative di riferimento. Nel modulo II relativo alla sperimentazione si propone un approccio sperimentale allo studio delle caratteristiche meccaniche dei materiali e delle sollecitazioni in componenti meccanici di interesse aeronautico. Esso consta di una parte dedicata alle esercitazioni in laboratorio inerenti le tecniche sperimentali oggetto delle lezioni teoriche.

MODULO I 1. I materiali strutturali. Classificazione dei materiali di interesse strutturale. Richiami sulle proprietà meccaniche. Indici di merito, diagrammi di Ashby, esercizi. 2. Richiami di teoria dell’elasticità. Auxetic materials. Modelli reologici. 3. Deformazioni plastiche. Teoria incrementale delle deformazioni. Equazioni di Levy-Von Mises. Equazioni di Prandtl-Reuss. Curve stress-deformazione equivalente. Plasticità monoassiale. Cenni di plasticità multiassiale. 4. Prove di caratterizzazione meccanica dei materiali strutturali. Normative. Procedura ibrida. Prove in laboratorio. 5. Sollecitazioni cicliche. Comportamento a fatica ad alto e basso numero di cicli. Prove in controllo di deformazione. Cicli di isteresi. Curva ciclica stabilizzata. Effetto della tensione media e del rilassamento delle tensioni. Fatica con carichi ad ampiezza variabile. Criteri di cumulo del danno. Metodi di conteggio. Metodi locali e globali di dimensionamento a fatica di strutture saldate. Propagazione dei difetti a fatica. Corrosione e fatica. 6. Impatto. Comportamento a urto dei materiali plastici rigidi. Resistenza a compressione post –impatto per materiali plastici fibro-rinforzati. Determinazione della resistenza all’urto a trazione. Caratterizzazione delle proprietà di assorbimento di energia nelle schiume. Prove in laboratorio. 7. Materiali compositi. Resistenza statica e a fatica. Prove meccaniche e normative. Micromeccanica e macromeccanica del laminato. Strutture sandwich. Compositi fibrosi. 8. Materiali sinterizzati. Leghe leggere. 9. Schiume metalliche e polimeriche. MODULO II 1. Introduzione alle principali tecniche di analisi sperimentale delle sollecitazioni: vernici fragili, estensimetria, fotoelasticità, moiré, interferometria olografica e speckle, altre tecniche. 2. Estensimetri elettrici a resistenza: componenti e caratteristiche dell’estensimetro, circuiti di misura e disposizioni estensimetriche. Misura delle deformazioni nel piano. Criteri di scelta dell’estensimetro. Applicazioni di interesse industriale. Prove in laboratorio. 3. Prove di caratterizzazione meccanica dei materiali. Esempi di interesse industriale. Prove in laboratorio. 4. Misura di tensioni residue. Metodo del foro con rosetta estensimetrica (HDM). Metodo del foro con electronic speckle pattern interferometry. Barkhausen noise. Diffrattometria a raggi X. Contour method. Applicazioni di interesse industriale. 5. Emissioni acustiche. Effetto Kaiser e effetto Felicity. Ipotesi di Kaiser. Moto delle dislocazioni. Emissioni acustiche in un monocristallo, in un materiale policristallino, in materiali duttili e fragili. Emissioni acustiche generate da cricche. Set-up sperimentale e configurazioni standard ed high-signal. Esempi. 6. Valutazione della resistenza a fatica di strutture meccaniche con tecniche sperimentali. Prove in laboratorio. 7. Richiami di ottica geometrica e fisica. Riflessione speculare, diffusa, rifrazione. Interferenza. Generalità sulle Tecniche Ottiche. Moiré di Proiezione. Speckle. Definizione del vettore di sensibilità. Significato ed interpretazione dei pattern di correlazione speckle. Descrizione di un set-up per interferometria speckle di tipo Lendeertz. Caratteristiche del laser, del filtro spaziale, della lente di collimazione, del sistema di traslazione piezoelettrico. Temporal Phase Shifting. processing ed analisi di un pattern speckle Esempi Applicativi: campo degli spostamenti su materiale anisotropo sottoposto a flessione a tre punti; campo degli spostamenti su componenti elettronici; misura di tensioni residue mediante HDM+interferometria speckle.

Meccanica dei materiali, Costruzione di macchine, Progettazione meccanica I

Lezioni ed esercitazioni in aula supportate da PC, lavoro di gruppo in laboratorio.

Esame orale. E’ fortemente consigliata la frequenza dei laboratori sperimentali

N.E.Dowling – Mechanical behaviour of materials, Prentice Hall, 1999. P.P. Milella – Meccanica della frattura, Ansaldo Nucleare. M.F. Ashby, D.R.H. Jones – Engineering Materials 2, Elsevier. Ajovalasit A. - Estensimetri elettrici a resistenza. Aracne editrice, Roma, 2006. Ajovalasit A. - Analisi sperimentale delle tensioni. Aracne editrice, Roma, 2006. Lecture notes.

Conoscenza e capacità di comprensione Il corso fornisce le conoscenze fondamentali sui principi della propulsione aerospaziale, con riferimento alla classificazione dei sistemi propulsivi aeronautici e spaziali, ai parametri di prestazione, ai cicli termodinamici dei propulsori, ai sistemi di presa dinamica, combustione, ugelli ed endoreattori chimici ed elettrici. Capacità di applicare conoscenza e comprensione Al termine del corso lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite all’analisi e al calcolo delle prestazioni dei principali sistemi propulsivi aeronautici e spaziali, quali turbogetti, turbofan, turboeliche, statoreattori, endoreattori a propellente solido e liquido, ed endoreattori elettrici. Autonomia di giudizio: Lo studente sviluppa la capacità di interpretare autonomamente problemi di propulsione aerospaziale, selezionando i modelli, i parametri e gli strumenti di calcolo più appropriati per valutare le prestazioni e il comportamento dei diversi sistemi propulsivi in funzione delle condizioni operative. Abilità comunicative: Al termine del corso gli studenti saranno in grado di descrivere e discutere i principi di funzionamento, le prestazioni e le principali applicazioni dei sistemi propulsivi aeronautici e spaziali, utilizzando un linguaggio tecnico appropriato e facendo riferimento a casi applicativi di interesse aerospaziale. Capacità di apprendimento: Lo studente utilizza le conoscenze e le competenze acquisite per affrontare lo studio di discipline avanzate dell’ingegneria aerospaziale e per approfondire in autonomia tematiche relative alla progettazione, all’analisi e all’innovazione dei sistemi propulsivi.

Argomento 1 (2 ORE – 0.2 CFU) Classificazione sistemi propulsione aerospaziale: Propulsori ad elica (Motoelica, Turboelica, Elettroelica) Esoreattori (Statoreattore, Turboreattore, Pulsoreattore), Endoreattori (termici, elettrostatici/elettromagnetici) Argomento 2 (4 ORE – 0.4 CFU) Parametri di prestazione: Spinta (Endoreattori, Esoreattori, Propulsori ad elica), Potenze e rendimenti (Rendimento termodinamico, propulsivo e globale), Consumo specifico, Spinta specifica, Impulso specifico e velocità di efflusso equivalente, Confronto tra le prestazioni tipiche dei diversi propulsori, Autonomia Argomento 3 (13 ORE – 1.3 CFU) Turbogetto semplice: Il ciclo turbogas (ideale, reale), Turbogetto semplice (Prestazioni a Punto Fisso e in Volo), Valori tipici dei rendimenti dei componenti di un turbogetto semplice Turboreattore a doppio flusso: Turbofan a flussi separati (Ciclo, Prestazioni), Turbofan a Flussi Associati (ciclo, Relazione tra BPR e βf per turbofan a flussi associati con unica turbina, Prestazioni) Turbogetto con postcombustore: Metodi per Aumentare Temporaneamente la Spinta, Postcombustore (ciclo, Rendimenti, Prestazioni, Confronto tra Postcombustore Spento ed Acceso) Argomento 4 (4 ORE – 0.4 CFU) Turboelica: Ciclo, Prestazioni, Ripartizione Ottimale della Potenza, Confronto con il turbogetto, Turboalbero e APU Argomento 5 (11 ORE – 1.1 CFU) Statoreattore: Ciclo ideale, Ciclo reale, Confronto Ciclo Reale - Ideale, Statoreattore a combustione supersonica, pulsegetto, detonation engines Argomento 6 (4 ORE – 0.4 CFU) Presa Dinamica: Presa subsonica (Prestazioni), Presa Supersonica (Avviamento, Presa ad onda d’urto normale e ad onde d’urto oblique) Argomento 7 (6 ORE – 0.6 CFU) Camera di combustione e principi di combustione: Principi della combustione (Miscele gassose, Definizioni, Calore di Reazione), Modelli di combustione (“mixed is burnt”, equilibrio chimico, chimica a velocità finita), Requisiti della camera di combustione, Limiti di infiammabilità della miscela, Stabilizzazione della Fiamma, Configurazione di un combustore turbogas, Prestazioni di un combustore aeronautico Argomento 8 (4 ORE – 0.4 CFU) Prestazioni degli endoreattori: Componenti degli endoreattori, Equazione di Tsiolkowski, Equazioni generali del moto di un veicolo propulso da endoreattore (Importanza e impiego dell’equazione di Tsiolkowski), Manovre nello spazio (Nozioni di meccanica orbitale, Trasferimento alla Hohmann, Immissione di un satellite in orbita bassa, Correzione dell’inclinazione del piano orbitale Valori DeltaV ideali e reali per le più comuni missioni spaziali), Stadiazione (tandem) Argomento 9 (10 ORE – 1 CFU) Endoreattori a propellente solido: Introduzione, Velocità di regressione del grano (o di combustione) (Introduzione, Influenza del propellente, Influenza della pressione in camera di combustione, Influenza della temperatura, Influenza del flusso di gas sulla superficie del grano (Combustione erosiva), Influenza delle accelerazioni del veicolo), Pressione di equilibrio in camera di combustione (Funzionamento stabile della camera di combustione), Il grano di propellente solido, Propellenti solidi (Propellenti solidi omogenei o doppia base, Propellenti solidi eterogenei o compositi), Instabilità di combustione in endoreattori a propellenti solidi Endoreattori a propellente liquido: Introduzione, Propellenti, Camera di spinta (Iniettori, Camera di combustione, Sistema di raffreddamento, Sistema di accensione), Sistema di alimentazione (Serbatoi, Sistema di alimentazione a gas pressurizzante, Sistema di alimentazione a turbopompe), Instabilità di combustione Argomento 10 (2 ORE – 0.2 CFU) Endoreattori Elettrici: Classificazione, Ottimizzazione velocità di uscita, elettrotermici, elettrostatici, elettromagnetici

Nozioni e metodi della fluidodinamica: indispensabile Nozioni e metodi di gasdinamica: indispensabile Nozioni e metodi dell’algebra e dell’analisi matematica: importante Nozioni di termodinamica: importante

Modalità di erogazione della didattica frontale: lezioni ed esercitazioni in aula eseguite alla lavagna e con il supporto integrativo di materiale multimediale per mezzo di PC e videoproiettore/schermo. Ogni modulo, da 6 CFU, prevede un impegno complessivo di 150 ore a carico dello studente, 60 delle quali dedicate a lezioni teoriche (36 ore, 4.5 CFU) ed esercitazioni/laboratori (24 ore, 1.5 CFU) e 90 allo studio individuale. Non sono programmate ma possibili, nel limite di 10 su 60 ore, lezioni telematiche erogate attraverso piattaforma Microsoft Teams.

Esame scritto su parte esercitativa e teorica e colloquio finale.L’esame si articolerà in una prova scritta su parte teorica ed esercitativa, integrata da un colloquio di verifica. Le prove devono risultare sufficienti (18/30) per il conseguimento dell’esame. Nella prova scritta e nel colloquio si richiede che lo studente dimostri di conoscere i principi fondamentali della propulsione aerospaziale e di saperli applicare al calcolo delle prestazioni dei principali sistemi propulsivi aeronautici e spaziali, con riferimento a turbogetti, turbofan, turboeliche, statoreattori, endoreattori chimici ed elettrici. Valutazione: 18–21/30: sufficienza nell’esito della parte esercitativa e dimostrazione di comprensione teorica 22–24/30: buon livello nella risoluzione dei quesiti scritti e buona comprensione/esposizione teorica. 25–27/30: livello discreto nella prova scritta e nella trattazione teorica. 27–30/30: ottima risoluzione dei quesiti scritti e piena padronanza della teoria. 30 e Lode: prova scritta senza errori e dimostrazione di comprensione approfondita e capacità critica. Per gli studenti con disabilità e DSA saranno garantiti gli strumenti compensativi e le misure dispensative previste dalla normativa.

Saeed Farokhi, Aircraft Propulsion 2nd edition, Wiley, 2014; Philip Graham Hill, Carl R. Peterson, Mechanics and Thermodynamics of Propulsion, Addison-Wesley, 1992 Ahmed F. El-Sayed, Fundamentals of Aircraft and Rocket Propulsion, Springer London, 2016; Pasquale M. Sforza, Theory of Aerospace Propulsion, Elsevier Science, 2016; Martin Tajmar, Advanced Space Propulsion Systems, Springer Vienna 2003; Sutton - Rocket Propulsion - John Wiley & Sons, New York;

Prova finale

Tipo esame: Orale - Valutazione: Voto Finale - Frequenza: Non obbligatoria

Conoscenza e capacità di comprensione Comprendere principi, tecnologie e architetture dei sistemi di realtà aumentata e realtà estesa. Descrivere tecniche di tracking, computer vision, sensor fusion, visualizzazione e interazione per applicazioni AR industriali. Riconoscere le principali applicazioni della realtà aumentata nei contesti della fabbrica intelligente. Capacità di applicare conoscenza e comprensione Progettare scenari applicativi di realtà aumentata per processi industriali. Sviluppare prototipi AR integrando modelli 3D, contenuti multimediali, interfacce, tracking e interazione. Valutare requisiti funzionali, prestazioni, usabilità e limiti tecnici di una soluzione AR. Autonomia di giudizio Analizzare criticamente vantaggi, limiti e condizioni di applicabilità delle tecnologie AR in ambito industriale. Confrontare soluzioni alternative di visualizzazione, tracking e interazione, motivando le scelte progettuali. Abilità comunicative Presentare e documentare un progetto AR usando un linguaggio tecnico appropriato. Discutere obiettivi, architettura, funzionalità, risultati e possibili sviluppi di una soluzione AR industriale. Capacità di apprendimento Aggiornare autonomamente le proprie conoscenze su strumenti, dispositivi e metodologie emergenti nel campo AR/XR. Trasferire le competenze acquisite a nuovi contesti applicativi della fabbrica intelligente.

Argomento 1 — Introduzione al corso e alla realtà aumentata (5 ORE – 0,5 CFU) Presentazione del corso, modalità di svolgimento, sintesi del programma e modalità di esame. Definizione di realtà aumentata e confronto con realtà virtuale, realtà mista e realtà estesa. Esempi di applicazioni AR in ambito industriale e nei contesti della fabbrica intelligente. Argomento 2 — Percezione, display e visualizzazione in realtà aumentata (6 ORE – 0,6 CFU) Percezione umana nei sistemi AR, display multimodali e visual display. Principi di situated visualization, coerenza visiva e depth cues per l’integrazione dei contenuti virtuali nell’ambiente reale. Argomento 3 — Tracking, computer vision e registrazione AR (12 ORE – 1,2 CFU) Proprietà dei sistemi di tracking, sensori non visuali e optical tracking. Tecniche di computer vision, sensor fusion e sistemi commerciali. Tracking di immagini, oggetti e ambienti. Uso di Vuforia Engine in Unity per image target, model target e ottimizzazione del tracking. Argomento 4 — Sviluppo di applicazioni AR con Unity (9 ORE – 0,9 CFU) Introduzione all’ambiente Unity e ai principali strumenti di sviluppo. Configurazione della scena, gestione di camera, modelli 3D, audio e asset. Rendering, luci, materiali e integrazione dei contenuti virtuali in applicazioni AR. Argomento 5 — Interazione e interfacce utente in AR (7 ORE – 0,7 CFU) Principi di interaction design per sistemi AR. Stili di interazione, interazione con dispositivi wearable e HoloLens. Progettazione di interfacce grafiche mediante canvas, buttons, sliders, componenti GUI e virtual buttons. Argomento 6 — Animazioni, fisica, scripting e deployment (6 ORE – 0,6 CFU) Creazione di animazioni in Unity, utilizzo dell’Animator e gestione di elementi fisici della scena. Introduzione allo scripting in C# per applicazioni AR. Esempi di codice e build/deployment su dispositivi Android. Argomento 7 — Authoring, contenuti 3D e user experience design (10 ORE – 1,0 CFU) Authoring di interfacce AR e integrazione di contenuti 3D. Progettazione dell’esperienza utente: valore della UX, elementi della UX, deliverables e progettazione di test di laboratorio. Esempi applicativi di progettazione UX per sistemi AR industriali. Argomento 8 — Estensioni verso XR, mediated reality, metaverso e VR (5 ORE – 0,5 CFU) Tecnologie oltre la realtà aumentata: extended reality, mediated reality e metaverso. Cenni allo sviluppo di ambienti VR, illuminazione in ambienti virtuali e utilizzo di avatar.

Conoscenze di base di informatica e uso di strumenti software tecnico-ingegneristici Indispensabile Conoscenze di base di disegno tecnico, modellazione geometrica/CAD e rappresentazione tridimensionale Importante Conoscenze generali dei processi produttivi, dei sistemi industriali e della fabbrica intelligente Importante Nozioni elementari di programmazione (linguaggio C#) Utile Nozioni di base di grafica 3D e gestione di modelli tridimensionali Utile

L’insegnamento è articolato in 6 CFU, pari a 150 ore complessive di impegno dello studente: 60 ore di didattica in presenza e 90 ore di studio individuale. La didattica in presenza comprende 32 ore di lezioni teoriche e 28 ore di lezioni pratiche/esercitative. Le lezioni teoriche riguardano principi, tecnologie e applicazioni industriali della realtà aumentata; le attività pratiche sono dedicate allo sviluppo di applicazioni AR in ambiente Unity. Le lezioni pratiche sono registrate e rese disponibili agli studenti per consentire il riesame passo passo delle procedure svolte in aula. Durante il corso sono assegnati tre assignment intermedi individuali per il consolidamento delle competenze pratiche. A fine corso sono previsti un project work di gruppo sulla progettazione di un’applicazione AR a tema assegnato e un assignment finale individuale sull’implementazione di un prototipo high-fidelity di applicazione AR a tema libero. Le metodologie adottate sono coerenti con i risultati di apprendimento attesi: lezioni teoriche per conoscenza e comprensione, attività pratiche e assignment per capacità applicative, project work per autonomia di giudizio, collaborazione e abilità comunicative. La frequenza non è obbligatoria, ma è fortemente consigliata. Le lezioni teoriche si svolgono esclusivamente in presenza; per le attività pratiche sono disponibili registrazioni asincrone. Materiali didattici, tracce, esempi di codice e comunicazioni sono pubblicati sulla piattaforma digitale del corso e aggiornati durante l’insegnamento. Gli studenti lavoratori, con disabilità o DSA, o con specifiche esigenze, sono invitati a contattare il docente all’inizio del corso per concordare eventuali misure didattiche flessibili. Articolazione del carico didattico: 6 CFU; 150 ore complessive; 60 ore in presenza, di cui 32 teoriche e 28 pratiche/esercitative; 0 ore di didattica digitale sincrona; 90 ore di studio individuale.

La verifica dell’apprendimento prevede tre prove principali e tre assignment intermedi con funzione formativa. Il voto finale è calcolato secondo la formula: Voto finale = 30% assignment individuale finale + 20% project work di gruppo + 50% prova orale + bonus Il bonus, fino a un massimo del 6%, deriva dai tre assignment intermedi individuali, assegnati durante il corso, svolti a casa e consegnati entro circa 15 giorni ciascuno. Le prove principali sono: • Project work finale di gruppo — 20% Progettazione di un’applicazione AR su tema assegnato, svolta a casa in gruppi di 2–3 studenti, con consegna entro circa 30 giorni. La valutazione avviene tramite presentazione in aula e discussione tecnica con la commissione. Criteri: innovazione, 5 punti; scelte progettuali e solidità tecnica, 10 punti; qualità della presentazione e valore complessivo, 10 punti; discussione tecnica, 5 punti. • Assignment finale individuale — 30% Implementazione di un prototipo high-fidelity di applicazione AR a tema libero, svolta a casa individualmente, con consegna entro circa 30 giorni. La prova è valutata con modalità assimilabile a una prova scritta/pratica. Criteri: rispetto dei requisiti, 3 punti; motivazione, valore aggiunto dell’AR, scenario e storyboard, 6 punti; scelte tecniche relative a tracking, coerenza visiva, GUI e animazioni, 16 punti; qualità di video-prototipo, spot e presentazione, 5 punti. • Prova orale — 50% Svolta in presenza il giorno dell’esame, comprende la discussione tecnica dell’assignment individuale finale e domande sugli argomenti teorici del corso. Accerta conoscenza e comprensione, capacità critica, collegamento tra teoria e pratica, chiarezza espositiva e uso del linguaggio tecnico. Per le attività progettuali e pratiche è consentito l’uso degli strumenti software, della documentazione tecnica e delle risorse digitali indicate durante il corso. Durante la prova orale non sono previsti ausili, salvo il materiale necessario alla discussione dell’elaborato individuale. Criteri di graduazione del voto: 18–21/30: conoscenze essenziali e applicazione di base degli strumenti; 22–25/30: buona comprensione e applicazione corretta; 26–28/30: solida padronanza, autonomia progettuale e collegamento teoria-pratica; 29–30/30 e lode: piena padronanza teorica e applicativa, originalità, autonomia critica e ottime capacità comunicative. Per gli studenti con disabilità e DSA saranno garantiti gli strumenti compensativi e le misure dispensative individuate, in base alle specifiche esigenze e in attuazione della normativa vigente.

Il testo di riferimento principale per l’insegnamento è: • Schmalstieg, D., Höllerer, T., Augmented Reality: Principles and Practice, Addison-Wesley Professional, 2016. ISBN: 978-0321883575. Il testo è utilizzato per lo studio dei fondamenti teorici e tecnologici della realtà aumentata, con particolare riferimento a principi generali, display, tracking, computer vision, visualizzazione, interazione e sviluppo di applicazioni AR. Il volume è reperibile tramite librerie, cataloghi bibliotecari e repository/editori online. Le slide delle lezioni teoriche e pratiche, le tracce degli assignment, gli esempi di codice e gli eventuali materiali integrativi sono resi disponibili sul Team del corso. Il materiale viene caricato progressivamente durante lo svolgimento dell’insegnamento e aggiornato in funzione dell’avanzamento delle lezioni e delle attività pratiche. Gli studenti non frequentanti utilizzano gli stessi testi e materiali previsti per gli studenti frequentanti. Per favorire lo studio autonomo, le registrazioni delle lezioni pratiche sono rese disponibili sul Team del corso, consentendo di rivedere passo passo le procedure svolte in aula. Eventuali materiali consigliati per approfondimenti, quali documentazione tecnica di Unity e Vuforia Engine, risorse online, articoli scientifici o contenuti open access, sono indicati dal docente durante il corso e segnalati tramite il Team del corso.

Tipo esame: Orale - Valutazione: Voto Finale - Frequenza: Non obbligatoria

La disciplina fornisce una trattazione sistematica inerente i sistemi di produzione tradizionali, avanzati e smart, con un approccio di ingegneria dei sistemi per fornire una visione globale degli stessi e delle problematiche produttive orientata particolarmente alla progettazione e modellazione degli stessi sistemi. Al fine di garantire una visione organica con un nesso causale di tutto il processo produttivo, il corso prevede un punto di vista dell’intero ciclo di vita del prodotto, dalla fase di ideazione e progettazione fino alla implementazione del sistema produttivo. Sono pertanto affrontate tematiche delle architetture dei sistemi di produzione di tipo Lean, Reconfigurable ed Open con la visione del tecnologo di processo e/o del responsabile di produzione.

Descrizione e classificazione dei sistemi di produzione e di loro componenti (4 ORE – 0.4 CFU) I sistemi produzione manifatturieri: la smartness (4 ORE – 0,4 CFU) Principi di modellazione ed interoperabilità di sistemi di produzione (6 ORE – 0.6 CFU) Ingegneria dei sistemi e analisi dei sistemi di produzione (6 ORE – 0.6 CFU) Qualità e sostenibilità nei sistemi di produzione (4 ORE – 0.4 CFU) La architettura di sistemi di produzione manifatturiera per la progettazione e loro gestione (6 ORE – 1 CFU) I software di simulazione: introduzione, funzionamento, case studies (4 ORE – 0,4 CFU) Laboratorio – caso studio industriale (26 ORE – 2,6 CFU): - Modellazione di sistemi di produzione virtuale: costruzione di un caso studio individuale - Analisi di un caso reale al fine di ottimizzarne la funzione con il supporto di aziende del territorio Pugliese

Conoscenze di analisi matematica, tecnologie e cicli di lavorazione, probabilità e statistica, pacchetto office di Microsoft.

Lezioni ed esercitazioni in aula supportate da trasparenti e videoproiettore, lavoro al calcolatore, tutoraggio in forma di assistenza individuale

Risoluzione di case study per iscritto anche mediante l’uso dei software studiati durante il corso. Segue un colloquio orale che verte sulla discussione ed analisi del caso reale sviluppato durante il corso. Requisiti minimi per il superamento dell’esame sono la capacità di impostare e risolvere semplici esercizi, la conoscenza dei sistemi di produzione e i rudimenti dei modelli matematici alla base della simulazione.

1.Kalpakjian-Schmid, Manufacturing Engineering and Technology, 7th Edition, Pearson McGraw-Hill, ISBN: Ulteriore Il materiale di studio è fornito dal docente tramite file suddivisi per argomento.

Il modulo di Tecnologie Speciali ha l’obiettivo di approfondire sia le lavorazioni per deformazione plastica, illustrando la loro modellazione analitica e le tecniche con mezzi flessibili, sia le lavorazioni con fascio laser ulteriori rispetto alla saldatura. Al termine del modulo di Tecnologie Speciali gli allievi saranno in grado di operare scelte tecnologiche corrette relative alla definizione dei parametri che regolano i processi di lavorazione per deformazione plastica e quelli basati sull’uso dei laser. TECNOLOGIA DELLE GIUNZIONI Lo studente riconosce e descrive i principali processi di giunzione idonei alla fabbricazione di componenti industriali, i relativi principi fisici, le attrezzature, i parametri tecnologici, i campi di applicazione, i vantaggi, i limiti e i metodi di controllo. Egli analizza i componenti da congiungere e i relativi requisiti operativi, definisce il processo di giunzione più opportuno, individuando sequenze operative, attrezzature e parametri di processo e seleziona i metodi di controllo idonei. Lo studente è capace di confrontare criticamente soluzioni tecnologiche alternative, valutando qualità ottenibile, produttività, limiti di processo, difetti e sostenibilità delle scelte produttive nel rispetto delle specifiche tecniche ricevute. Inoltre, espone con linguaggio tecnico-scientifico corretto il funzionamento dei processi, giustifica le scelte tecnologiche, discute in modo chiaro parametri, attrezzature, risultati attesi e modalità di controllo del giunto. Infine, applica un metodo di studio autonomo per approfondire tecnologie di giunzione tradizionali e avanzate, consultando testi tecnici, dispense e documentazione industriale.

modulo 1: TECNOLOGIE SPECIALI 1.1 Le lavorazioni per deformazione plastica (3CFU): Leggi che governano il comportamento plastico; Attrito e sua modellazione; lavorazioni massive e loro modellazione analitica (Fucinatura; Laminazione, Trafilatura); concetti su lavorazione di lamiere (formabilità ed anisotropia) e principali processi (Piegatura, Imbutitura); lavorazioni con mezzi flessibili (principali tecniche di Idroformatura e relative condizioni operative) 1.2 Le lavorazioni con fascio laser (3CFU): Principi generali di funzionamento di un laser; principali elementi costitutivi di un laser; proprietà della luce laser; interazione laser-materia; trattamenti superficiali con fascio laser (Indurimento superficiale, Rifusione, Vetrificazione, Cladding); Saldatura con fascio laser; taglio con fascio laser; foratura con fascio laser. modulo 2: TECNOLOGIA DELLE GIUNZIONI 2.1 Giunzioni termiche e termomeccaniche (45 ore - 4.5 CFU): saldabilità; fenomeni termici e metallurgici in saldatura; difetti e controlli in saldatura; saldature ad alta densità di energia (al laser e al fascio elettronico); saldatura ad ultrasuoni; saldatura a scarica di condensatori; projection welding; saldatura per attrito; friction stir welding; stud welding; sicurezza e salute in saldatura; normativa di riferimento; monitoraggio in saldatura. 2.2 Giunzioni meccaniche (5 ore - 0.5 CFU): rivettatura; avvitatura; clinciatura; aggraffaggio; sistemi addizionali, incastro. 2.3 Giunzioni chimiche (10 ore - 1 CFU): teoria dell’incollaggio; materiali adesivi e loro proprietà; processo di incollaggio (progettazione giunto, scelta adesivo, preparazione superfici, costruzione giunto, controllo di processo); tecniche ibride.

Le conoscenze dei contenuti erogati nei corsi di Tecnologia Meccanica e di Scienza delle Costruzioni sono essenziali. Le conoscenze dei contenuti erogati nel corso di Tecnologia dei Materiali sono consigliate. TECNOLOGIA DELLE GIUNZIONI La conoscenza delle proprietà fisiche, tecnologiche e meccaniche dei materiali sono essenziali. Risultano utili anche i fondamenti di chimica.

Le capacità di apprendimento saranno stimolate attraverso lezioni frontali ed esercitazioni teorico-pratiche. Link per richiedere l'iscrizione alla classe Teams del Modulo di Tecnologie Speciali: https://teams.microsoft.com/l/channel/19%3aPApaMdXXpVPn8Dc5bxFU0EZjiRXTCQq5y0VhZlcPMQY1%40thread.tacv2/Generale?groupId=516fc725-20b0-408a-a0dd-2d3f3ec13d27&tenantId=5b406aab-a1f1-4f13-a7aa-dd573da3d332 TECNOLOGIA DELLE GIUNZIONI Le attività formative sono organizzate in lezioni frontali e attività laboratoriali. Le lezioni introducono nozioni e principi fisici relativi a processi, attrezzature, parametri e campi di applicazione, avvalendosi di slide in PowerPoint, video didattici e discussione di casi applicativi; le attività laboratoriali svolte nei laboratori di Tecniche Innovative per la Saldatura di Materiali Avanzati (TISMA) e nel Laboratory of Manufacturing Processes by Laser Technologies (LLT) abilitano le capacità di individuare le criticità di alcune tecniche di saldatura e i loro effetti sulle caratteristiche delle giunzioni prodotte. La frequenza non è obbligatoria ma è fortemente consigliata. Il materiale didattico è reso disponibile tramite piattaforme Microsoft Teams e Moodle e aggiornato durante il semestre. Gli studenti lavoratori, con disabilità, DSA o altre esigenze specifiche sono invitati a contattare il docente per concordare eventuali misure di supporto. CFU totali: 6. Ore totali di impegno dello studente: 150. Ore di didattica frontale: 54. Ore di laboratorio: 6. Ore di studio individuale: 90.

L’esame consiste in due prove orali, una per ciascuno dei due moduli in cui è suddiviso il corso; il voto finale sarà ottenuto come media di quello relativo al Modulo di Tecnologie delle Giunzioni e di quello relativo al Modulo di Tecnologie Speciali. Ciascuna prova orale intende verificare le conoscenze dello studente in relazione alla capacità di sintetizzare ed integrare gli argomenti trattati nel corso verificando il livello di comprensione dell’argomento, le capacità espressive e l’utilizzo della terminologia appropriata. TECNOLOGIA DELLE GIUNZIONI La verifica dell’apprendimento consiste in una prova orale finale, svolta in presenza, con domande sugli argomenti del programma e con eventuale discussione di semplici applicazioni. La prova accerta: conoscenza e comprensione dei processi di giunzione; capacità di applicare le conoscenze nella scelta del processo idoneo e nell’analisi della giunzione ottenuta; chiarezza espositiva e corretto uso del linguaggio tecnico-scientifico. Non sono previste prove intermedie obbligatorie. La valutazione finale è espressa in trentesimi. Criteri di gradazione del voto: 18-20: conoscenza essenziale degli argomenti, con capacità minima di descrivere processi e parametri fondamentali; 21-23: discreta conoscenza degli argomenti e capacità soddisfacente di descrivere processi e parametri fondamentali; 24-26: buona conoscenza dei contenuti e corretta applicazione dei concetti principali; 27-29: conoscenza approfondita, capacità di collegamento tra argomenti e autonomia nella scelta delle soluzioni tecnologiche; 30-30 e lode: conoscenza completa, critica e integrata, eccellente capacità di analisi, sintesi, collegamento e argomentazione. Per gli studenti con disabilità e DSA saranno garantiti gli strumenti compensativi e le misure dispensative individuate, in base alle specifiche esigenze e in attuazione della normativa vigente.

1. ZOMPI’, R. LEVI: “Tecnologia Meccanica - Lavorazioni per deformazione plastica”, UTET, 2005 2. Saldatura per Fusione, Vol 1, Hoepli. 3. R.H. WAGONER, J-L. CHENOT, “Fundamentals of Metal Forming”; John Wiley & Sons, Inc.,1997. 4. S. Kalpakjian: Manufacturing Engineering and Technology, Addison-Wesley Publishing Company 5. J.F. Ready: “Industrial Applications of Lasers”; Academic Press, 1997. 6. W. M. Steen: “Laser Material Processing”, Springer, 2003. 7. M. Santochi, F. Giusti: Tecnologia Meccanica e Studi di Fabbricazione. Casa Editrice Ambrosiana, Milano. 8. M.P. Groover: Tecnologia Meccanica, Città Studi Edizioni. 9. Dispense e materiale integrativo fornito dal docente tramite piattaforme Microsoft Teams e Moodle.

Il modulo di Tecnologie Speciali ha l’obiettivo di approfondire sia le lavorazioni per deformazione plastica, illustrando la loro modellazione analitica e le tecniche con mezzi flessibili, sia le lavorazioni con fascio laser ulteriori rispetto alla saldatura. Al termine del modulo di Tecnologie Speciali gli allievi saranno in grado di operare scelte tecnologiche corrette relative alla definizione dei parametri che regolano i processi di lavorazione per deformazione plastica e quelli basati sull’uso dei laser. TECNOLOGIA DELLE GIUNZIONI Lo studente riconosce e descrive i principali processi di giunzione idonei alla fabbricazione di componenti industriali, i relativi principi fisici, le attrezzature, i parametri tecnologici, i campi di applicazione, i vantaggi, i limiti e i metodi di controllo. Egli analizza i componenti da congiungere e i relativi requisiti operativi, definisce il processo di giunzione più opportuno, individuando sequenze operative, attrezzature e parametri di processo e seleziona i metodi di controllo idonei. Lo studente è capace di confrontare criticamente soluzioni tecnologiche alternative, valutando qualità ottenibile, produttività, limiti di processo, difetti e sostenibilità delle scelte produttive nel rispetto delle specifiche tecniche ricevute. Inoltre, espone con linguaggio tecnico-scientifico corretto il funzionamento dei processi, giustifica le scelte tecnologiche, discute in modo chiaro parametri, attrezzature, risultati attesi e modalità di controllo del giunto. Infine, applica un metodo di studio autonomo per approfondire tecnologie di giunzione tradizionali e avanzate, consultando testi tecnici, dispense e documentazione industriale.

modulo 1: TECNOLOGIE SPECIALI 1.1 Le lavorazioni per deformazione plastica (3CFU): Leggi che governano il comportamento plastico; Attrito e sua modellazione; lavorazioni massive e loro modellazione analitica (Fucinatura; Laminazione, Trafilatura); concetti su lavorazione di lamiere (formabilità ed anisotropia) e principali processi (Piegatura, Imbutitura); lavorazioni con mezzi flessibili (principali tecniche di Idroformatura e relative condizioni operative) 1.2 Le lavorazioni con fascio laser (3CFU): Principi generali di funzionamento di un laser; principali elementi costitutivi di un laser; proprietà della luce laser; interazione laser-materia; trattamenti superficiali con fascio laser (Indurimento superficiale, Rifusione, Vetrificazione, Cladding); Saldatura con fascio laser; taglio con fascio laser; foratura con fascio laser. modulo 2: TECNOLOGIA DELLE GIUNZIONI 2.1 Giunzioni termiche e termomeccaniche (45 ore - 4.5 CFU): saldabilità; fenomeni termici e metallurgici in saldatura; difetti e controlli in saldatura; saldature ad alta densità di energia (al laser e al fascio elettronico); saldatura ad ultrasuoni; saldatura a scarica di condensatori; projection welding; saldatura per attrito; friction stir welding; stud welding; sicurezza e salute in saldatura; normativa di riferimento; monitoraggio in saldatura. 2.2 Giunzioni meccaniche (5 ore - 0.5 CFU): rivettatura; avvitatura; clinciatura; aggraffaggio; sistemi addizionali, incastro. 2.3 Giunzioni chimiche (10 ore - 1 CFU): teoria dell’incollaggio; materiali adesivi e loro proprietà; processo di incollaggio (progettazione giunto, scelta adesivo, preparazione superfici, costruzione giunto, controllo di processo); tecniche ibride.

Le conoscenze dei contenuti erogati nei corsi di Tecnologia Meccanica e di Scienza delle Costruzioni sono essenziali. Le conoscenze dei contenuti erogati nel corso di Tecnologia dei Materiali sono consigliate. TECNOLOGIA DELLE GIUNZIONI La conoscenza delle proprietà fisiche, tecnologiche e meccaniche dei materiali sono essenziali. Risultano utili anche i fondamenti di chimica.

Le capacità di apprendimento saranno stimolate attraverso lezioni frontali ed esercitazioni teorico-pratiche. Link per richiedere l'iscrizione alla classe Teams del Modulo di Tecnologie Speciali: https://teams.microsoft.com/l/channel/19%3aPApaMdXXpVPn8Dc5bxFU0EZjiRXTCQq5y0VhZlcPMQY1%40thread.tacv2/Generale?groupId=516fc725-20b0-408a-a0dd-2d3f3ec13d27&tenantId=5b406aab-a1f1-4f13-a7aa-dd573da3d332 TECNOLOGIA DELLE GIUNZIONI Le attività formative sono organizzate in lezioni frontali e attività laboratoriali. Le lezioni introducono nozioni e principi fisici relativi a processi, attrezzature, parametri e campi di applicazione, avvalendosi di slide in PowerPoint, video didattici e discussione di casi applicativi; le attività laboratoriali svolte nei laboratori di Tecniche Innovative per la Saldatura di Materiali Avanzati (TISMA) e nel Laboratory of Manufacturing Processes by Laser Technologies (LLT) abilitano le capacità di individuare le criticità di alcune tecniche di saldatura e i loro effetti sulle caratteristiche delle giunzioni prodotte. La frequenza non è obbligatoria ma è fortemente consigliata. Il materiale didattico è reso disponibile tramite piattaforme Microsoft Teams e Moodle e aggiornato durante il semestre. Gli studenti lavoratori, con disabilità, DSA o altre esigenze specifiche sono invitati a contattare il docente per concordare eventuali misure di supporto. CFU totali: 6. Ore totali di impegno dello studente: 150. Ore di didattica frontale: 54. Ore di laboratorio: 6. Ore di studio individuale: 90.

L’esame consiste in due prove orali, una per ciascuno dei due moduli in cui è suddiviso il corso; il voto finale sarà ottenuto come media di quello relativo al Modulo di Tecnologie delle Giunzioni e di quello relativo al Modulo di Tecnologie Speciali. Ciascuna prova orale intende verificare le conoscenze dello studente in relazione alla capacità di sintetizzare ed integrare gli argomenti trattati nel corso verificando il livello di comprensione dell’argomento, le capacità espressive e l’utilizzo della terminologia appropriata. TECNOLOGIA DELLE GIUNZIONI La verifica dell’apprendimento consiste in una prova orale finale, svolta in presenza, con domande sugli argomenti del programma e con eventuale discussione di semplici applicazioni. La prova accerta: conoscenza e comprensione dei processi di giunzione; capacità di applicare le conoscenze nella scelta del processo idoneo e nell’analisi della giunzione ottenuta; chiarezza espositiva e corretto uso del linguaggio tecnico-scientifico. Non sono previste prove intermedie obbligatorie. La valutazione finale è espressa in trentesimi. Criteri di gradazione del voto: 18-20: conoscenza essenziale degli argomenti, con capacità minima di descrivere processi e parametri fondamentali; 21-23: discreta conoscenza degli argomenti e capacità soddisfacente di descrivere processi e parametri fondamentali; 24-26: buona conoscenza dei contenuti e corretta applicazione dei concetti principali; 27-29: conoscenza approfondita, capacità di collegamento tra argomenti e autonomia nella scelta delle soluzioni tecnologiche; 30-30 e lode: conoscenza completa, critica e integrata, eccellente capacità di analisi, sintesi, collegamento e argomentazione. Per gli studenti con disabilità e DSA saranno garantiti gli strumenti compensativi e le misure dispensative individuate, in base alle specifiche esigenze e in attuazione della normativa vigente.

1. ZOMPI’, R. LEVI: “Tecnologia Meccanica - Lavorazioni per deformazione plastica”, UTET, 2005 2. Saldatura per Fusione, Vol 1, Hoepli. 3. R.H. WAGONER, J-L. CHENOT, “Fundamentals of Metal Forming”; John Wiley & Sons, Inc.,1997. 4. S. Kalpakjian: Manufacturing Engineering and Technology, Addison-Wesley Publishing Company 5. J.F. Ready: “Industrial Applications of Lasers”; Academic Press, 1997. 6. W. M. Steen: “Laser Material Processing”, Springer, 2003. 7. M. Santochi, F. Giusti: Tecnologia Meccanica e Studi di Fabbricazione. Casa Editrice Ambrosiana, Milano. 8. M.P. Groover: Tecnologia Meccanica, Città Studi Edizioni. 9. Dispense e materiale integrativo fornito dal docente tramite piattaforme Microsoft Teams e Moodle.

Stage interno

Tipo esame: Orale - Valutazione: Giudizio Finale - Frequenza: Non obbligatoria

Il corso si prefigge di fornire conoscenze sul tema della tribologia con particolare attenzione rivolta alla caratterizzazione delle superfici rugose, dei materiali. Le lezioni saranno finalizzate all’apprendimento delle metodologie teoriche e pratiche per determinare gli effetti delle proprietà meccaniche dei materiali e geometriche delle superfici sulle proprietà tribologiche delle stesse (forze di contatto e di attrito, dissipazione di energia).

1. Materiali Viscoelastici Lineari (16 h, 2 CFU): Memoria ed equazioni costitutive. Principio di causalità, funzione di rilassamento, funzione di creep. Gradino unitario e delta di Dirac. Determinazione della risposta di un materiali viscoelastico lineare. Serie di Fourier e trasformata di Fourier. Traformata di Laplace e relativi teoremi, relazione tra trasformata di Laplace e trasformata di Fourier con generalizzazione alle distribuzioni. Modulo viscoelastico complesso. Causalità e relazioni di Kramers–Kronig. Teorema fluttuazione dissipazione. Modelli di materiali viscoelastici: Kelvin–Voigt, Maxwell, Kelvin, modello generale viscoelastico lineare. Esempi di risposta transitoria di un materiale viscoelastico. 2. Caratterizzazione delle superfici rugose (12 h, 1.5 CFU): Processi stocastici: non stazionari, stazionari, ergodici. Tecniche di calcolo della funzione densità di probabilità. Funzioni di densità di probabilità congiunta, distribuzione delle asperità, delle curvature, delle altezze, degli zeri. Funzioni di correlazione dei processi stocastici stazionari, lunghezza di correlazione. Trasformata di Fourier, analisi spettrale e densità spettrale di potenza e momenti del power spectrum. 3. Meccanica del Contatto (12 h, 1.5 CFU) : Energia superficiale e tensione superficiale. Forze di van der Waals. Tipologie dei contatti: concentrati, conformi e non-conformi. Teoria di Hertz e di JKR. Metodi energetici per l’analisi del contatto. Trasformazione di Legendre ed energia all’interfaccia. Contatto rugoso: Teorie multiasperity e teoria di Persson. 4. Attrito e proprietà delle interfacce (6 h, 1 CFU): Attrito nei materiali polimerici. Influenza della rugosità superficiale. Modelli di calcolo dell’attrito nei materiali viscoelastici. Rolling e sliding friction. Adesivi bio-inspired. Origine delle proprietà adesive: contact-splitting, deformabilità e shape. Superidrorepellenza e self-cleaning: effetto della rugosità e della microstrutturazione superficiale.

Disegno, Meccanica Razionale e Meccanica Applicata alle Macchine I

Lezioni frontali e in laboratorio

L’esame prevede una prova orale che intende verificare le conoscenze dello studente in relazione alla capacità di sintetizzare ed integrare gli argomenti trattati nel corso verificando il livello di comprensione dell’argomento e l’utilizzo della terminologia appropriata.

1. Dispense e materiale didattico disponibile in rete http://climeg.poliba.it/ . 2. R. M. Christensen “Theory of Viscoelasticity”, Dover Civil and Mechanical Engineering

Il corso si prefigge di fornire conoscenze sul tema della meccanica della frattura e del contatto di strutture con iniziale riguardo alle soluzioni qualitative dei problemi. Le lezioni avranno come scopo l’apprendimento delle metodologie teoriche e pratiche per determinare e caratterizzare strutture rispetto a questi fenomeni, e poterli opportunamente dimensionare. Al termine del corso gli allievi saranno in grado di procedere con l’analisi e la caratterizzazione delle strutture e di studiarne la resistenza nei dispositivi delle macchine. Eventuali ulteriori risultati di apprendimento attesi, relativamente a: · Autonomia di giudizio: Lo studente acquisirà autonomia di giudizio sulle tecniche più idonee per lo studio e la progettazione di strutture con specifiche proprietà di resistenza meccanica a frattura e contatto. · Abilità comunicative: Lo studente acquisirà una corretta terminologia tecnica ed una adeguata capacità di comunicazione.Lo sviluppo di abilità comunicative, orali e scritte, sarà anche stimolata attraverso la discussione in aula e lo svolgimento di temi finalizzati a sviluppare le capacità descrittive sia in forma testuale che grafica. · Capacità di apprendimento: Le capacità di apprendimento sarà stimolata attraverso discussioni in aula relative a piccoli esperimenti condotti dal vivo durante le lezioni.

La meccanica della frattura studia l’effetto delle cricche nei materiali. Il corso tenta di fornire risposte quantitative alle seguenti domande: qual è la resistenza del componente in funzione della dimensione delle fessure? Quale dimensione della fessura può essere tollerata in condizioni di carico di servizio, ovvero qual è la dimensione massima consentita della fessura? Quanto tempo impiega una crepa per passare da una certa dimensione iniziale, ad esempio la dimensione minima rilevabile, alla dimensione massima consentita? Qual è la vita utile di una struttura quando si presuppone l'esistenza di una certa dimensione del difetto preesistente (ad esempio un difetto di fabbricazione)? Durante il periodo disponibile per il rilevamento delle crepe, quanto spesso è necessario ispezionare la struttura per individuare eventuali crepe? Il corso studia i principali modelli di propagazione cricche in campo statico, di creep e a fatica, per materiali metallici o elastomeri. (3CFU) La meccanica del contatto studia la trasmissione di forze tra corpi, in presenza o meno di adesione, o di attrito. In quasi tutti sistemi comprendenti composti da più di un singolo oggetto, i carichi vengono trasmessi tra i componenti per contatto e la natura di questa interazione è spesso fondamentale per determinare il comportamento complessivo del sistema. Essa è fondamentale in componenti tecnici tradizionali come cuscinetti volventi camme e ingranaggi. Tuttavia, le applicazioni più recenti coprono un ambito straordinariamente diversificato, comprese le articolazioni dell'anca naturali e artificiali, lo scivolamento delle placche tettoniche durante i terremoti, l’adesione delle zampe del geco al muro durante l'arrampicata, che ha ispirato nuovi adesivi e nuovi sistemi in robotica, l'interpretazione dei risultati del microscopio a forza atomica (AFM) e molti altri. Il corso offre una panoramica delle problematiche della meccanica del contatto e dell'attrito. (3CFU)

nessuna particolare

Al termine del corso svolto in modalità tradizionale lo studente avrà le capacità di applicare le conoscenze acquisite alla progettazione rispetto ai carichi statici e ciclici nelle strutture avanzate.

L’esame prevede una prova orale che intende verificare le conoscenze dello studente in relazione alla capacità di sintetizzare ed integrare gli argomenti trattati nel corso verificando il livello di comprensione dell’argomento e l’utilizzo della terminologia appropriata.

Atzori, B, appunti di costruzione di macchine, Ed. Cortina Popov VL Contact Mechanics and friction, Springer Anderson, Ted L, Fracture mechanics : fundamentals and applications Taylor & Francis 2017 J. R. Barber Contact Mechanics, Springer 2018