MECHANICAL ENGINEERING

Il corso si prefigge di fornire conoscenze sui temi delle tecnologie con particolare attenzione rivolta all’applicazione delle nuove tecnologie alla fabbricazione. Le lezioni saranno finalizzate all’apprendimento delle metodologie teoriche e pratiche per l’applicazione delle tecnologie di fabbricazione avanzate nei settori manifatturieri di punta. Al termine del corso gli allievi saranno in grado di riconoscere le condizioni per l’applicazione delle tecnologie studiate, quali tipo di materiale lavorato e vincoli progettuali e di fabbricazione, per la realizzazione di prodotti ad alte prestazioni. •Autonomia di giudizio: Lo studente acquisirà autonomia di giudizio sulla scelta della tecnologia idonea in un’ampia casistica di prodotti e processi. •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 esercitazioni di calcolo e di laboratorio finalizzate 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 alle attività di laboratorio e a casi studio.

Lo scopo del corso è quello di portare a conoscenza dello studente i processi di fabbricazione che impiegano le tecnologie basate sulle recenti scoperte e invenzioni della fisica e della chimica. Il corso è organizzato come di seguito riportato. 1. Introduzione alla fabbricazione avanzata Panoramica dei concetti chiave della fabbricazione avanzata, con analisi delle tecnologie emergenti, dei trend industriali e del loro impatto sull’organizzazione e sull’efficienza dei processi produttivi. 2. Processi di lavorazione dei metalli Studio dei principali processi di lavorazione dei metalli, includendo deformazione plastica, asportazione di truciolo e finitura, con attenzione ai materiali, ai parametri di processo e alla qualità finale. 3. Processi di fabbricazione ad alta intensità energetica Analisi dei processi basati su elevate densità di energia, come laser, fascio elettronico, plasma ed elettroerosione, focalizzandosi sull’interazione materiale–sorgente e sulle applicazioni industriali. 4. Processi di giunzione avanzati Approfondimento delle tecnologie di giunzione avanzate, incluse saldature ibride e allo stato solido, giunzioni per deformazione plastica e incollaggio strutturale, con valutazione delle prestazioni meccaniche. 5. Processi di Additive Manufacturing Introduzione ai principi dell’additive manufacturing, alle principali tecnologie e materiali impiegati, ai vantaggi progettuali e ai limiti applicativi nei contesti industriali avanzati. 6. Robotica nella fabbricazione avanzata Studio dell’impiego della robotica industriale in celle automatiche e riconfigurabili, per operazioni di manipolazione, lavorazioni di precisione e saldatura, con focus su flessibilità e integrazione dei processi.

Processi Produttivi e Tecnologia dei materiali

Lezioni frontali, esercitazioni su casi studio, simulazione numerica dei processi di fabbricazione, dimostrazioni ed esperienze nei laboratori seguite da discussione in aula.

L’esame prevede una prova orale che verterà su case study ed esercizi. La prova intende verificare le conoscenze dello studente in relazione alla capacità di sintetizzare ed integrare gli argomenti trattati nel corso verificandone il livello di comprensione e il livello d’utilizzo della terminologia appropriata.

1.Slide e appunti delle lezioni (Slides and lecture notes) 2.Carl Sommer, Non-Traditional Machining Handbook, Editore: Advance Publishing (TX), 2009. 3.Michele Monno, Barbara Previtali, Matteo Strano, Tecnologia meccanica. Le lavorazioni non convenzionali, Editore: CittàStudi, 2012.

Il corso si prefigge di fornire alcuni concetti e metodi avanzati in Analisi Matematica, utili per le applicazioni all’Ingegneria Meccanica. In particolare, le lezioni forniranno i concetti della teoria delle funzioni complesse, delle serie di Fourier, e delle trasformate di Fourier e Laplace, con numerosi esempi e applicazioni che permettano allo studente una buona capacità di utilizzo di queste tecniche. Risultati di apprendimento attesi: Al termine del corso gli allievi avranno acquisito le nozioni fondamentali della teoria delle funzioni di variabile complessa, delle serie di Fourier, delle trasformate di Fourier e Laplace. Inoltre gli studenti avranno sviluppato le capacità di calcolo su questi argomenti, al fine di poterli applicare all’ Ingegneria Meccanica Eventuali ulteriori risultati di apprendimento attesi, relativamente a: •Autonomia di giudizio: lo studente acquisirà autonomia di giudizio sulle nozioni che saranno affrontate nel corso e potrà proseguire autonomamente Il loro studio, in vista di applicazioni all’Ingegneria Meccanica. •Abilità comunicative: lo studente acquisirà una corretta terminologia sugli argomenti in programma e abilità nel presentare gli argomenti. •Capacità di apprendimento:Le capacità di apprendimento sarà stimolata attraverso lo svolgimento di numerosi esercizi sugli argomenti in programma.

1. Funzioni di variabili complesse (3 CFU): Richiami sui numeri complessi. Richiami sulle forme differenziali: curve, cammini e circuiti, integrale curvilineo, forme differenziali chiuse ed esatte, criteri di integrabilità. Formule di Gauss-Green nel piano e applicazioni. Funzioni complesse di variabile complessa, definizione e proprietà, parte reale e parte immaginaria. Limiti e continuità nel piano complesso. Derivata di una funzione complessa, equazioni di Cauchy-Riemann, funzioni olomorfe. Serie di potenze nel campo complesso, formula di Cauchy per funzioni olomorfe. Funzioni elementari del piano complesso: polinomi, funzioni razionali, funzione esponenziale, funzioni trigonometriche, il logaritmo nel piano complesso. Singolarità di una funzione olomorfa, residuo di una funzione olomorfa, sviluppi in serie di Laurent attorno a una singolarità. Il teorema dei residui ed applicazioni al calcolo di integrali. 2. Serie di Fourier (1CFU): Cenni sulle successioni e serie di funzioni: convergenza puntuale e uniforme, teorema di passaggio al limite sotto il segno di integrale. Serie di Fourier associata ad una funzione integrabile, calcolo dei coefficienti di Fourier. Convergenza puntuale e uniforme di una serie di Fourier. Sviluppi in serie di Fourier di soli seni o coseni. Convergenza in media quadratica di una serie di Fourier, identità di Parseval. 3. Trasformate di Fourier e di Laplace (2 CFU): Trasformata di Laplace, definizione e applicazioni allo studio delle equazioni differenziali lineari. Cenni sulla teoria delle distribuzioni. Trasformata di Fourier di una funzione integrabile. Proprietà della trasformata di Fourier.

Analisi Matematica, Geometria analitica del piano e dello spazio, Algebra lineare.

Lezioni ed esercitazioni in aula supportate da videoproiettore e Promethean; tutoraggio in forma di assistenza individuale.

L’esame prevede una prova scritta con esercizi numerici per verificare, da parte degli studenti, le capacità di applicazione degli argomenti del corso,e di domande teoriche per verificare l’assimilazione dei concetti presentati durante il corso. Requisiti minimi per il superamento della prova: è sufficiente che lo studente svolga correttamente una parte di ognuno dei tre esercizi proposti e in cui si articola il programma

1. N.Fusco, P.Marcellini, C.Sbordone: “Elementi di analisi matematica II”, Liguori Editrice Napoli 2. G. C. Barozzi: “Matematica per Ingegneria dll’ Informazione”. Editrice Zanichelli Bologna 3. F. Tomarelli, “Mathematical Analysis Tools for Engineering”, Società Editrice Esculapio. 4. Lecture notes

Il corso si prefigge di fornire conoscenze sul tema della progettazione meccanica di strutture con particolare attenzione rivolta alla progettazione dei materiali alle sollecitazioni statiche e cicliche onde evitare frattura e fatica. 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. · 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. Comportamento materiale e failure. Stress, circolo di Mohr, teorie di failure. Rottura Fragile. Fattore di intensità dello stress. modalità mista. Carico ciclico e fatica. Statistiche ed effetti di scala. La distribuzione di Weibull. (15 h, 1.5 CFU) 2. Metodi energetici. Energia di deformazione, energia potenziale. Teoremi di Castigliano (10 h, 1 CFU) 3. Flessione e taglio. Flessione asimmetrica, flessione elasto-plastica. Taglio e torsione di sottili travi a parete. gusci. cilindri e dischi con pareti spesse. travi curve. stabilità elastica (15 h, 1.5 CFU) 4. Meccanica della frattura. Approccio energetico di Griffith. Irwin 1941 SIF fattore di intensità di stress. Williams 1955 sulle singolarità dello stress negli angoli acuti. Equivalenza degli approcci di Irwin e Griffith. Tenacità dipendente dalla temperatura e dallo spessore. Test di meccanica della frattura (15 ore, 1,5 CFU) 5. Fatica random. Tecniche di conteggio dei cicli, equazione di Palmgren-Miner. Curve di Gassner. (10 h, 1 CFU) 6. Crescita subcritica di cricche. Analisi dimensionale sulla legge di Parigi. "Leggi" empiriche di propagazione di crack (varianti alla legge di Paris). Definizione di cricche corte e intrinseche (Topper). Damage tolerance, e perché evita il problema delle "cricche corte", che non seguono la legge di Parigi. Soglia di fatica. Criteri di abbinamento degli asintotici (curva di El Haddad mediante crack intrinseco. Diagrammi di Kitagawa-Takahashi e Atzori-Lazzarin). (10 h, 1 CFU) 7. Meccanica di contatto e adesione. Da Hertz a DMT e JKR. Transizione allo scivolamento: il problema di Cattaneo-Mindlin. (15 h, 1.5 CFU)

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.

Barber, J.R. Intermediate Mechanics of Materials, Springer 2011 Anderson, Ted L, Fracture mechanics : fundamentals and applications Taylor & Francis 2017 J. R. Barber Contact Mechanics, Springer 2018 https://www.efatigue.com/

Conoscenza e capacità di comprensione: Il corso, inquadrato nell’ambito della fisica matematica,si prefigge di fornire competenze relativealla meccanica lagrangiana e hamiltoniana, ai sistemi dinamici, ai sistemi a molti corpidescritti con metodi probabilistici, alle transizioni di fase e ai fenomeni critici. In particolare, verrano forniti i metodi necessari per determinare le proprietà di questi sistemi (equazioni del moto, valori di aspettazione di osservabili) per poi utilizzarle nelle altre discipline caratterizzanti dell’Ingegneria Meccanica. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Si prevede che, grazie alle competenze fornite e sviluppate nel corso, lo studente sia in grado di: 1) utilizzare la formulazione lagrangiana e hamiltoniana della meccanica per ricavare le equazioni del moto e le quantità conservate di un sistema 2) ricavare il modello microscopico approssimato di un sistema, ricavare il valore medio di osservabili macroscopiche e le equazioni di stato, descrivere la presenza ditransizioni di fase Autonomia di giudizio: Uno degli obiettivi del corso è consentireallo studentedi sviluppare lacapacità di sviluppareun modello fisico-matematico che descrivaun sistema meccanico(a variabili discrete o continue)in modo da analizzarne le caratteristiche salienti. Abilità comunicative: Mediante la prova orale dell’insegnamento,lo studente puòmisurare la sua capacitàdi presentaree discutere le caratteristiche del modello matematico di un sistema, distinguerecon chiarezzale ipotesi di partenza e i dettagli del comportamento. Capacità di apprendimento: Durante il corso viene posta enfasi sulla necessità che lo studente sviluppile sue competenze,sia in grado di ricavare un modello matematico con chiare ipotesi di partenza e sia capace di determinare in modo rigoroso le proprietà del sistema analizzato.Il lavoro personale viene stimolato anche mediante l’assegnazione di esercizi supplementari che possono essere discussi in classe e durante il ricevimento studenti.

MECCANICA ANALITICA (3 CFU) 1)Meccanica Lagrangiana:Richiami di calcolo delle variazioni. Funzionali. Variazione del funzionale ed equazioni di Eulero-Lagrange. Gradi di libertà. Equazioni di Lagrange. Equazioni di Lagrange in presenza di forze conservative; funzione Lagrangiana. Principio di Hamilton. Simmetrie della Lagrangiana. Teorema di Noether. Funzione di dissipazione. Linearizzazione delle equazioni di Lagrange in prossimità dei punti di equilibrio. Modi normali: oscillazioni, modi lineari e iperbolici. Corpi rigidi. Rotazione attorno ad un asse fisso. Precessione dovuta ad un momento torcente. Equazioni di Eulero in presenza e assenza di momento. Rotazioni permanenti. Stabilità della rotazione attorno ad un asse principale d’inerzia. Giroscopio e sua precessione. Cenni di statica e dinamica dei corpi continui deformabili.Passaggio dal discreto al continuo. Applicazioni:vibrazioni ed equazione delle onde. 2)Meccanica Hamiltoniana:Momenti coniugati. Trasformata di Legendre. Funzione Hamiltoniana. Spazio delle fasi. Equazioni di Hamilton. Coordinate cicliche. Conservazione dell’energia. Orbite nello spazio delle fasi. Teorema di Liouville. MECCANICA STATISTICA E TRANSIZIONI DI FASE (3CFU) 3)Meccanica Statistica: Termodinamica e potenziali termodinamici; energia libera; entropia; equazioni di stato; osservabili, distribuzioni di probabilità, ensemble, funzione di partizione. 4)Transizioni di fase e fenomeni critici: classificazione delle transizioni di fase e punti critici; funzioni di correlazione; rottura di simmetria e parametri d’ordine; teoria di Landau e campo medio; modelli di Ising, Heisenberg e Curie-Weiss; effetti del disordine. Applicazioni alla meccanica dei polimeri e dei cristalli liquidi.

Calcolo vettoriale e matriciale; calcolo differenziale ed integrale; equazioni differenziali ordinarie; meccanica dei sistemi vincolati, termodinamica.

Lezioni ed esercitazioni numeriche in aula

L’esame prevede una prova orale (della durata di circa 1 ora) che intende verificare le conoscenze dello studente e la comprensione degli argomenti trattati. I requisiti minimi di apprendimento comprendono la capacità di ricavare equazioni del moto di un sistema a partire da una funzione lagrangiana o hamiltoniana, analizzarne la dinamica, determinare un modello microscopico approssimato e comprenderne le proprietà macroscopiche a partire dalle tecniche apprese legate alle nozioni acquisite di meccanica statistica (funzione di partizione, energia libera, medie, osservabili meccaniche e termodinamiche). La prova è gestita mediante ESSE3 e viene ritenuta superata se lo studente raggiunge un voto pari a 18/30. La prova orale superata con un voto compreso fra 18/30 e 25/30 corrisponde ad una valutazione delle competenze compreso fra la sufficienza e il buono. La prova superata con un voto superiore o uguale a 26/30 corrisponde ad una valutazione delle competenze compreso fra ottimo ed eccellente.

1) J.R. Taylor, "Classical Mechanics", University Science Books (2005) 2) J.V. José and E.J. Saletan, “Classical Dynamics: A Contemporary Approach”, Cambridge University Press (1998) 3) A. Fasano and S. Marmi, "Analytical Mechanics", Oxford University Press (2006) 4) K. Huang: "Statistical Mechanics", John Wiley & Sons (2008) 5) J. P. Sethna: "Statistical Mechanics: Entropy, Order Parameters, and Complexity", Oxford University Press (2006) 6) L. Peliti, “Statistical Mechanics in a Nutshell”, Princeton University Press (2011)

Il corso di "Applied Thermal Engineering" approfondirà i fondamenti dei sistemi termofluidici, con un forte accento sulla loro applicazione nei sistemi di energia termica sostenibile. Verranno trattati argomenti avanzati relativi ai processi termofluidici applicati e al trasferimento di calore, offrendo un'analisi dettagliata di concetti selezionati nei sistemi termici per affrontare le sfide ingegneristiche del mondo reale. Con un focus sulle applicazioni ingegneristiche, gli studenti acquisiranno competenze pratiche per affrontare problemi legati all'ingegneria termica, alla conversione sostenibile dell'energia e ai sistemi di accumulo energetico. Il corso introduce inoltre tecnologie avanzate nell'ingegneria termica applicata e nei sistemi di energia rinnovabile, tra cui i sistemi di accumulo di energia termica (TESS), gli scambiatori di calore, i sistemi fotovoltaico-termici (PV-T), i materiali a cambiamento di fase (PCM) e i nanofluidi. I concetti teorici saranno consolidati attraverso esercizi di risoluzione dei problemi e casi studio tratti da diversi scenari di progettazione ingegneristica e manifatturiera, garantendo agli studenti sia una solida conoscenza concettuale che abilità pratiche nella risoluzione di problemi.

• Introduzione alla Termodinamica e ai Sistemi di Ingegneria Termica • Processi di Trasferimento del Calore nei Sistemi di Ingegneria Termica • Scambiatori di Calore • Applicazioni nei Sistemi di Energia Rinnovabile (PV-T, Sistemi Geotermici, Pompe di Ca-lore) • Accumulo di Energia Termica (TES) • Tecniche Avanzate di Potenziamento del Trasferimento di Calore (Alette, Nanofluidi, PCM) • Metodi Numerici per il Trasferimento di Calore

Conoscenze di base di termodinamica, trasmissione del calore e fluidodinamica.

Lezione + Esercitazione

Voto finale

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Il corso si prefigge due obiettivi: nella prima parte intende fornire agli allievi le conoscenze necessarie alla comprensione delle tecnologie alla produzione di energia elettrica in modo sostenibile e a basso impatto ambientale, utilizzando sia combustibili fossili sia energie rinnovabili. Nella seconda parte vengono analizzati i principi di funzionamento delle turbomacchine utilizzate negli impianti di produzione di energia, principalmente turbine a gas e turbine eoliche, fornendo elementi di base per la loro progettazione e per la comprensione delle prestazioni in condizioni di fuori progetto.

Fonti di energia (0,25 CFU): Fonti di energia energia fossili e rinnovabili e consumi energetici in Italia e nel mondo. Richiami di termodinamica (0,5 CFU) Equazioni di conservazione di massa ed energia, trasformazioni termodinamiche e definizioni dei rendimenti per sistemi a flusso permanente. Proprietà dei gas reali e delle miscele di gas. Combustibili e combustione (1 CFU): Fondamenti di termochimica della combustione di miscele aria/ combustibile. Meccanismi di formazione degli inquinanti e relative tecniche di controllo. Tecnologie di combustione a basso contenuto di NOx. Post-trattamento dei gas di combustione. Misure di concentrazione di inquinanti. Exergia (0,5 CFU): Analisi di secondo principio delle trasformazioni termodinamiche. Exergia del combustibile. Applicazione ai cicli a vapore, turbine a gas e cicli combinati. Generatori di vapore (0,5 CFU): caratteristiche tecnologiche e rendimenti. Circuito aria-fumi ed acqua-vapore; Corrosione ad alta e bassa temperatura; Condensatore. Degasatore. Progettazione degli scambiatori di calore. Gasdinamica (1 CFU): Equazioni di conservazione per flussi quasi-1D. Flusso 1D isentropico. Urto retto. Flusso in ugelli convergenti e convergenti-divergenti. Principi di funzionamento delle turbomacchine (1 CFU): 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. Stallo e pompaggio. Compressori assiali (0,5 CFU): fattori che influenzano il rapporto di pressione dello stadio. Grado di reazione. Flusso tridimensionale e cause di perdita di efficienza. Curve caratteristiche. Turbine assiali (0,5 CFU): Svergolamento delle pale. Progetto della palettatura. Prestazioni di una macchina multistadio. Curve caratteristiche. Turbine a gas (1 CFU): turbine a gas “heavy-duty” e “aero-derivative”. Motori aeronautici. Compressori assiali. Camera di combustione. Turbine assiali e sistemi di raffreddamento delle pale. Funzionamento fuori progetto di un turbogas monoalbero. Curva di equilibrio di un generatore di gas. Funzionamento fuori progetto di un turbogas bialbero. Tecniche per modificare la linea di equilibrio. Prestazioni a carico parziale. Cenni sul funzionamento non stazionario. Cicli combinati (0,5CFU): Generatori di vapore a recupero. Schemi “unfired” e con “post-combustione”. Impianti a più livelli di pressione. Analisi di performance. Cogenerazione (0,5 CFU): schemi cogenerativi (CHP). Risparmio energetico primario (PES). Trigenerazione. Turbine eoliche (1 CFU) Velocità del vento. Distribuzione statistica di Weibull. Tipologie di turbine eoliche. Equazione della quantità di moto. Coefficiente di potenza. Limite di Betz. Blade Element Method (BEM). Valutazione delle forze che agiscono sulle pale. Curva di potenza. Produzione annua di energia e fattore di capacità.

Nozioni fondamentali di meccanica e termodinamica dai corsi di Fisica e Fisica Tecnica. Nozioni fondamentali di Fluidodinamica, Macchine e Sistemi Energetici.

Lezioni ed esercitazioni in aula supportate dall'impiego di computer e videoproiettore; alcune esercitazioni in laboratorio; tutoraggio in forma di assistenza individuale.

L’esame è finalizzato a verificare il raggiungimento degli obiettivi formativi del corso e si articola in una prova scritta e in una prova orale, entrambe valutate in trentesimi. La prova scritta, della durata di circa 150 minuti, consiste nello svolgimento di due o tre esercizi relativi al calcolo delle prestazioni di impianti di conversione dell’energia e al dimensionamento di massima di turbomacchine. La prova valuta la capacità dello studente di applicare in modo corretto e organico le conoscenze, gli strumenti di calcolo e gli approcci metodologici acquisiti durante il corso. Per l’ammissione alla prova orale è necessario conseguire nella prova scritta una valutazione non inferiore a 18/30. La prova orale è finalizzata a verificare il livello di comprensione degli argomenti trattati, la capacità di sintesi e di integrazione delle conoscenze, la padronanza dei contenuti teorici e applicativi, le capacità espressive e l’uso appropriato della terminologia tecnico-scientifica. Durante la prova orale viene inoltre valutata la capacità di discutere i procedimenti e i risultati delle elaborazioni svolte e di rappresentare i concetti in forma grafica chiara ed efficace mediante schemi e diagrammi. Durante il corso possono essere previste prove scritte parziali di esonero, secondo modalità comunicate dal docente. Requisiti minimi e criteri di valutazione Il superamento dell’esame richiede il conseguimento di una valutazione non inferiore a 18/30 sia nella prova scritta sia nella prova orale. Il mancato raggiungimento della valutazione minima in una delle due prove comporta la non approvazione dell’esame. Il voto finale, espresso in trentesimi con eventuale lode, è determinato come media aritmetica delle valutazioni conseguite. Il livello minimo di valutazione (18/30) è attribuito quando lo studente dimostra il possesso delle conoscenze fondamentali del corso e una capacità sufficiente di applicazione dei metodi di base. In particolare, deve dimostrare: comprensione del significato fisico delle principali grandezze energetiche; corretta valutazione degli ordini di grandezza e uso appropriato delle unità di misura; comprensione dei concetti di rendimento e bilancio energetico; una consapevole applicazione dei procedimenti di approssimazione e una corretta gestione delle cifre significative, in relazione al livello di approfondimento richiesto; una rappresentazione grafica essenziale ma corretta e un adeguato uso della terminologia tecnica. Il livello massimo di valutazione (30/30) è attribuito quando lo studente dimostra una conoscenza completa e approfondita degli argomenti, autonomia nell’applicazione dei metodi studiati e una chiara ed efficace capacità espositiva. La lode è attribuita in presenza di un’eccellente padronanza dei contenuti e di una spiccata capacità di elaborazione autonoma e di collegamento tra i diversi argomenti.

BIBLIOGRAPHY 1) Didactic notes available in pdf format on the Teams platform, after registration. 2) H. Cohen, G. F. C. Rogers, H. I. H. Saravanamuttoo, P. Straznicky, Gas Turbine Theory (6th ed.), Prentice Hall, 2009. 3) Dispense didattiche a cura di De Palma P., Pascazio G., Napolitano M., disponibili in formato elettronico (pdf) sul sito http://climeg.poliba.it. 4) Turns, S.R. “An Introduction to Combustion”. McGraw-Hill, 1996 5) Lozza G., Turbine a gas e cicli combinati, Soc. Editrice Esculapio s.r.l., Bologna. FURTHER BIBLIOGRAPHY: 4) Wark K., “Advanced Thermodynamics for Engineers”, Mc Graw Hill. 5) Horlock J.H., Combined Power Plants, Pergamon Press [3] Kotas T. J., “The Exergy Method of Thermal Plant Analysis”, Ed. Krieger Pub. Company, Florida [5] Manwell J.F., McGowan J.G., Rogers A.L. “Wind Energy Explained” Ed. Wiley, 2011.

Il corso si prefigge di fornire le conoscenze teoriche/funzionali degli azionamenti elettrici analizzando le caratteristiche delle principali macchine elettriche, convertitori di potenza e tecniche di controllo maggiormente utilizzate in ambito industriale. Autonomia di giudizio: Il corso prevede che lo studente acquisisca la capacità di comprendere e conoscere i principali elementi di un azionamento elettrico. Abilità comunicative: Lo studente acquisirà la capacità di discutere delle principali caratteristiche, specifiche e problematiche di natura tecnica ed applicativa degli azionamenti elettrici. Capacità di apprendimento: Lo studente sarà invitato ad applicare criticamente le nozioni apprese sulle caratteristiche di funzionamento degli azionamenti elettrici mediante esercitazioni con software.

1. INTRODUZIONE AL CORSO (2 h, 0,2 CFU): introduzione agli azionamenti elettrici 2. RICHIAMI ELETTROMAGNETICSMO ED ELETTROTECNICA (6 h, 0,6 CFU): elettromagnetismo, comportamento dei materiali, dai campi ai circuiti elettrici, circuiti DC e AC, circuiti trifase, trasformazioni di coordinate 3. CIRCUITI MAGNETICAMENTE ACCOPPIATI (4h, 0.4 CFU): circuiti magnetici, dualità ed circuiti equivalenti elettrici. 4. INTRODUZIONE ALLE MACCHINE ELETTRICHE ROTANTI (8h, 0.8 CFU): Macchina elettrica rotante elementare. Costruzione di un avvolgimento distribuito. Campo magnetico rotante. Esercitazione FEA 5. MACCHINE ELETTRICHE SINCRONE (10 h; 1 CFU): principio di funzionamento e aspetti costruttivi, modellazione matematica in coordinate di fase, αβ e dq delle macchine elettriche a magneti permanenti e delle macchine sincrone a riluttanza. Esercitazione FEA. Esercitazione Matlab/Simulink. 6. INTRODUZIONE ALL'ELETTRONICA DI POTENZA (2h, 0.2 CFU): Panoramica dispositivi a semiconduttore. 7. CONVERTITORI AC/DC (6 h, 0.6 CFU): Raddrizzatore monofase a singola semionda. Ponte raddrizzatore monofase. Ponte raddrizzatore trifase. Raddrizzatore monofase con carico RC. 8. CONVERTITORI DC/AC (10 h, 1 CFU): Inverter monofase ad onda quadra e PWM. Inverter trifase PWM. Raddrizzatore non controllato con inverter e ramo di frenatura. Tecniche di controllo di corrente. Esercitazione matlab/Simulink. 9. CONTROLLO VETTORIALE MACCHINA SINCRONA (12 h; 1,2 CFU): Controllo di coppia, di velocità, di posizione di azionamenti con motore a magneti permanenti. Esercitazione Matlab/Simulink.

Meccanica applicata alle macchine I, principi di elettrotecnica, Fisica 2

Lezioni, esercitazioni al calcolatore con software Matlab/Simulink e FEMM

L’esame consiste in un colloquio sugli argomenti del corso. Per quanto riguarda i requisiti minimi di apprendimento, lo studente deve dimostrare di aver compreso i principi fondamentali del controllo delle macchine elettriche in corrente alternata e saper contestualizzare le diverse tecniche di controllo nelle applicazioni industriali.

E. Fitzgerald, C. Kingsley, and A. Kusko: Electric Machinery, New York: McGraw-Hill Book Company, 1971. N. Mohan: " Power Electronics: A First Course" – Wiley 2012. R. Krishnan: “Electric Motor Drives: Modeling, Analysis, and Control”, Prentice Hall, 2001.

Il corso, inquadrato nell’ambito della meccanica strutturale,si prefigge di fornire competenze relativealla dinamica delle strutture e loro interazione con il fluido, alla modellazione di strutture realizzate con metariali innovativi(compositi, sandwich e piezoelettrici)edalla formulazione di modelli matematici per problemi strutturali che vedonol’accoppiamentotradiversicampi fisici(meccanico, acustico, termico ed elettrico).In particolare, verrano presentati i metodi necessari per la risoluzione deisuddettiproblemi multi-campo, tra cui il metodo approssimato degli elementi finiti, i quali potranno essere utilizzati anche inaltre discipline caratterizzanti dell’Ingegneria Meccanica. Si prevede che, grazie alle competenze fornite e sviluppate nel corso, lo studente sia in grado di: 1)svilupparemodelli per la simulazione di problemi dinamici nelle strutture tenendo conto eventualmente della loro interazione con il fluido 2)risolvere problemistrutturalidi tipo termico,elettro-meccanicoe vibroacustico tenendo conto dell’accoppiamento tra i diversi campi fisici Autonomia di giudizio:Uno degli obiettivi del corso è consentireallo studentedi sviluppare lacapacità di formularemodelli, basati principalmente sul metodo degli elementi finiti,per la simulazione di problemi multi-campoin cui vengono coinvolti i materiali innovativi, quali i materiali compositi o piezoelettrici. Abilità comunicative:Mediante la prova orale dell’insegnamento,lo studente puòmisurare la sua capacitàdi presentaree discutere le caratteristiche dei problemi dinamici e/o multicampo e di distinguerecon chiarezzale assunzionidi partenza e i dettagli del comportamentodelle strutture in essi coinvolte. Capacità di apprendimento:Durante il corso viene posta enfasi sulla necessità che lo studente sviluppile sue competenze,sia in grado di formulareun modello per la risoluzione di problemi strutturali con caratteristiche multi-campoe sia capace di coglierein modo rigoroso larispostadei sistemi analizzati.Il lavoro personale viene stimolato anche mediante l’assegnazione di esercizi supplementari che possono essere discussi in classe e durante il ricevimento studenti.

1) Dinamica strutturale (2 CFU):Dinamica dei sistemi discreti.Dinamica dei sistemi continui con particolare riferimento alle travi. Risoluzione tramite metodi analitici. Formulazione del problema dinamico dei corpi deformabili tramite il Principio dei lavori virtuali. Analisi modale: calcolo delle frequenze naturali e forme modalidi una struttura.Definizione del lavoro delle forze inerziali. Derivazione delle equazioni di governo in forma debole. Risoluzione tramite metodi approssimati con particolare riferimento al metodo degli elementi finiti. Matrice di rigidezzae matrice delle masse. Risposta dinamica in frequenza. Formulazione del problema dinamico in coordinate modali. 2) Interazione fluido-strutturaevibroacustica(1,5CFU):Equazione d’onda nei fluidi. Modi di propagazione in un fluido. Definizione dell’interazione fluido-struttura: estensione del principio dei lavori virtuali e dell’equazione d’onda. Matrice di accoppiamento fluido-struttura. Equazioni di governo per il problema vibroacustico: accoppiamento debole e forte.Legge di Hookenei materiali compositi. Modellazione avanzata di materiali compositi e sandwich. Analisi vibroacustica in frequenza di strutture multistrato.Materiali viscoelasticie smorzamento. 3) Problema termico(1 CFU):Equazioni costitutive nel problema termomeccanico. Principio dei lavori virtuali esteso al problema termo-meccanico: accoppiamento debole e forte. Definizione del carico termico. Analisi termo-meccanica di strutture in materiale multistrato. 4) Problema elettro-meccanico(1,5 CFU):Materiali piezoelettrici. Definizione di campo elettrico e spostamento elettrico. Equazioni costitutive nel problema elettro-meccanico: costanti piezoelettriche e coefficienti dielettrici. Analisi di materiali piezoelettrici in configurazione sensore e attuatore.Analisi di strutture contenenti componenti piezoelettrici.

Calcolo vettorialee matriciale; calcolo differenziale ed integrale; equazioni differenziali ordinarie; meccanica dei corpi deformabili;nozioni di dinamica, termodinamicaed elettromagnetismo.

Lezioni ed esercitazioni numeriche in aula.

L’esame prevede una prova orale che intende verificare le conoscenze dello studentee la comprensione degli argomentitrattati. I requisiti minimi di apprendimento comprendono la capacità di formulare modelli strutturali per problemi multi-campo, analizzarne la dinamica, determinare un modello microscopico approssimato per lo studio di materiali innovativi e comprenderne le proprietà macroscopichea livello strutturale.

1) E. Carrera, M. Cinefra, M. Petrolo and E. Zappino.“Finite element analysis of structures through Unified Formulation”.John Wiley & Sons(2014). 2) H. J-P Morand R. Ohayon. “Fluid Structure Interaction: applied numericalmethods”. Wiley(1995). 3) Altro material fornito durante il corso.

Lo scopo del corso è quello di fornire le conoscenze di base della meccanica robotica organizzando il concetto di robot industriali e robot veicolo. La prima parte del corso si ricorda i fondamenti della meccanica applicata; dispositivi meccanici saranno descritti e analizzati. Alcuni dei meccanismi per macchine automatiche saranno studiate, soprattutto considerando i problemi di progettazione e di concetto. Inoltre, tecniche matriciali saranno utilizzate per analisi di posizione, velocità e accelerazione dei robot La seconda parte del corso tratterà la classificazione di manipolatore industriale e l'analisi della catena cinematica. Saranno analizzate Alcuni studi sulla pinza per manipolazioni Architetture principali del cellulare robot volontà chiuso il corso. Gli studenti capiranno la storia dell'evoluzione e dei problemi.

1. Dispositivi meccanici per applicazioni industriali e automatiche. Progettazione e sintesi del meccanismo planare e spaziale 2. Cinematica e dinamica: studi sul robot: coppie cinematiche, vincoli, catene cinematiche aperte e chiuse. Convenzione Denavit-Hartenberg. Analisi cinematica di manipolatori. Cinematica diretta e inversa e matrice Jacobiana. Gestione delle discontinuità. Dinamica dell'atto di manipolazione. 3. Robot industriale: caratteristiche del robot e loro diffusione in campo industriale. Classificazione del robot. Normativa AFNOR per manipolatori. gripper; grado di libertà, mani altamente abili. Analisi della mano 4. Robot mobile: definizioni generali. Evoluzione storica e stato dell'arte. Problemi e classificazione dei veicoli mobili autonomi. Architettura di MR. Cinematica dei veicoli a ruote autonome. Stabilità e parametri corretti. Veicoli autonomi vincolati. Vincoli non olonomi e modelli cinematici.

Conoscenza di Meccanica Applicata alle Macchine, Disegno Industriale

Lezioni frontali, supportate da diapositive powerpoint, materiale multimediale. feedback personalizzato e tutoraggio per migliorare ogni aspetto del lavoro dello studente.

Progetto annuale, basato su applicazioni reali, e prova orale.

Bruno Siciliano, Lorenzo Sciavicco, Luigi Villani “Robotics: Modelling, Planning and Control”, Springer London Ltd, 2010 Craig J.J., "Introduction to Robotics - Mechanics & Control", Addison-Wesley P. C. Inc, 2008

OBIETTIVI FORMATIVI: Lo scopo del corso è una introduzione delle caratteristiche generali e dei principi fisici di funzionamento dei sensori per numerose applicazioni della Meccatronica e della Robotica, comprendendo sensori resistivi, capacitivi, induttivi, piezoelettrici, termici ed ottici. Il corso include numerosi esempi applicativi ed esperienze di laboratorio hardware. CONOSCENZE E CAPACITA' ATTESE: Lo studente sarà in grado di conoscere i principi di funzionamento di base ed i modelli dei sensori fondamentali sulla base di requisiti dati. Conoscerà e saprà applicare i principali circuiti elettronici di condizionamento del segnale, comprendenti amplificatori operazionali, ponte di Wheatstone e convertitori. Infine, lo studente userà ed applicherà in laboratorio sensori reali per diverse applicazioni in circuiti elettronici hardware, utilizzando la scheda Arduino. Autonomia di giudizio: Capacità di scegliere il più appropriato circuito di condizionamento di un sensore, basandosi sugli strumenti risolutivi acquisiti durante il corso. Abilità comunicative: capacità di usare un corretto linguaggio tecnico-scientifico. Capacità di apprendimento: capacità di apprendere aspetti teorici e pratici sul condizionamento dei segnali dei sensori utilizzando il materiale didattico o ricerche personali.

1. Applicazioni della sensoristica per la Meccatronica e la Robotica: aspetti generali. Sensori e loro caratteristiche e proprietà generali. Trasduttori primari. Esempi. (0,4 CFU). 2. Condizionamento del segnale. Amplificatori operazionali. Convertitori DAC e ADC. Ponte di Wheatstone e circuiti. (1,2 CFU). 3. Sensori resistivi. Strain gauge. Sensori di temperatura. Sensori capacitivi e induttivi. Sensori resolver ed encoder. Sensori piezoelettrici. Effetto Hall. Esempi. (1,2 CFU). 4. Fotoresistenza e fotodiodo. Fototransistor. Dispositivi CCD e sensori termici. LED e diodi laser. Esempi. (0,4 CFU). 5. Radar e Lidar, principi di funzionamento (0,4 CFU) 6. Sistemi micro-elettro-meccanici (MEMS) e sensori con MEMS. Accelerometri e giroscopi. Esempi. (0,4 CFU). 7. Esperimenti hardware di laboratorio. Esempi di sensori e circuiti elettronici con sensori. Programmazione di schede elettroniche con Arduino per controllo e pilotaggio di sensori e attuatori. (5 CFU).

Concetti generali dal corso di Misure meccaniche e termiche.

Lezioni supportate da trasparenze e lavagna (o tavoletta grafica). Supporto personalizzato per migliorare ogni aspetto del lavoro dello studente. Strumentazione hardware (Arduino, sensori, circuiti integrati, trasduttori) e dispositivi elettronici ed ottici per esperienze e test di laboratorio.

Esame orale sui contenuti del corso e discussione di una relazione scritta di laboratorio. Requisiti minimi: principali configurazioni dell'OPAMP, principi fisici di sensori resistivi e capacitivi, circuiti di condizionamento del segnale per sensori resistitivi, convertitore analogico digitale di tipo flash, capacità di leggere ed elaborare un segnale di tensione proveniente da un sensore, con un microcontrollore (Arduino). Fasce di voto: - Eccellente (30 - 30 e lode): ottima conoscenza degli argomenti, ottima proprietà̀ di linguaggio, ottima capacità analitica; lo/la studente/essa è in grado di applicare brillantemente le conoscenze teoriche ad applicazioni reali. - Molto buono (27 - 29): buona conoscenza degli argomenti, notevole proprietà̀ di linguaggio, buona capacità analitica; lo/la studente/essa è in grado di applicare correttamente le conoscenze teoriche ad applicazioni reali. - Buono (24-26): buona conoscenza dei principali argomenti, discreta proprietà̀ di linguaggio; lo/la studente/essa mostra una adeguata capacità di applicare le conoscenze teoriche ad applicazioni reali. - Soddisfacente (21-23): lo/la studente/essa non mostra piena padronanza degli argomenti principali dell'insegnamento, pur possedendone le conoscenze fondamentali; mostra comunque soddisfacente proprietà̀ di linguaggio e sufficiente capacità di applicare le conoscenze teoriche ad applicazioni reali. - Sufficiente (18-20): minima conoscenza degli argomenti principali dell'insegnamento e del linguaggio tecnico, limitata capacità di applicare in modo adeguato le conoscenze teoriche ad applicazioni reali. - Insufficiente: lo/la studente/essa non possiede una conoscenza accettabile dei contenuti dei diversi argomenti del programma

Slides del corso. Appunti dalle lezioni. J. Fraden. “Handbook of Modern Sensors”, Springer, 2003 R.C. Jaeger, T. N. Blalock, “Microelectronic circuit design”

*Conoscenza e capacità di comprensione* I risultati attesi dalla frequenza del corso sono la conoscenza approfondita degli strumenti e tecniche di misura per le grandezze fisiche più importanti nelle applicazioni ingegneristiche. *Capacità di applicare conoscenza e comprensione* Capacità dell’allievo ad acquisire competenze specifiche che gli permettano di analizzare il problema fisico in osservazione, individuarne i parametri caratteristici e scegliere opportunamente la tecnica e la catena di misura più idonea in funzione dell’accuratezza delle misure, essendo alla base del flusso decisionale industriale, nel suo complesso. *Ulteriori risultati di apprendimento attesi* •Autonomia di giudizio:ci si aspetta un aumento della capacità di analisi critica della problematica che si presenta •Abilità comunicative:capacità di sintesi ed espressione con proprietà di linguaggio tecnico proprio della materia. •Capacità di apprendimento:capacità di interazione con altri tecnici che operano a vari livelli in contesti indutriali

TECNOLOGIE DI MISURA E SENSORI 1.GENERALITA’ SUI SENSORI e SULLE TECNICHE DI MISURA (1 cfu) 2.TECNOLOGIE TRADIZIONALI (3,5 cfu): sensori e trasduttori per misure di temperatura, pressione, spostamento, velocità, accelerazione, forza e coppia, potenza, portata; principali sorgenti di errore, anche con riferimento alle seguenti: - TECNOLOGIE MAGNETICHE (0.25 cfu): principio fisico di base; sensori e trasduttori; principali cause di errore - TECNOLOGIE ACUSTICHE (0,25 cfu): principio fisico di base degli ultrasuoni; sensori e trasduttori ; principali cause di errore - TECNICHE OTTICHE (0,25 cfu): principio fisico di base; sensori e trasduttori ; principali cause di errore. 3.PROGETTO D'ANNO/ATTIVITÀ DI LABORATORIO (0,75 cfu)

Conoscenza delle materie tipicamente di interesse per un ingegnere meccanico (laurea triennale in ingegneria)

Lezioni ed esercitazioni in aula

L’esame consiste in un colloquio orale sugli argomenti del corso e/o sul tema progettuale scelto dallo studente. La prova orale intende verificare le conoscenze dello studente valutando la capacità di analisi raggiunta, di sintesi e di espressione sugli argomenti trattati nel corso. L’esame finale consta di un progetto (peso: 60%) ed un colloquio (peso 40%). Il progetto si articola su 3-4 quesiti relativi una problematica tecnica che abbraccia le tematiche trattate durante il corso ed è complementare ad una prova orale, obbligatoria per lo studente (della durata di circa 20 minuti), in cui verrà richiesta di discutere l’elaborato prodotto. Il colloquio prevede dei quesiti teorici di approfondimento. I requisiti minimi si intendono soddisfatti se lo studente dimostrerà la conoscenza acquisita e l’utilizzo della terminologia appropriata. L’allievo deve 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. Criteri di valutazione per la determinazione dell'esito finale: - 18-23: Conoscenza adeguata degli argomenti chiave, seppur non approfondita; capacità moderata di applicare i principi e le tecniche apprese durante il corso. - 24-29: Comprensione completa e approfondita, con solide capacità analitiche e di applicazione dei concetti studiati alla pratica ingegneristica. - 30: Padronanza eccezionale della materia, con eccellenti capacità analitiche e di applicazione pratica. È richiesta un’elaborazione personale sulla base delle conoscenze acquisite applicando in modo critico e innovativo i concetti studiati. - 30 cum laude (Eccellente cum laude): Riservato a prestazioni straordinarie che superano i criteri standard di valutazione, spesso richiedendo risposte corrette a domande aggiuntive impegnative durante il colloquio e dimostrando una conoscenza eccellente e completa della materia, con capacità di giudizio autonome e originali.

1.E.O.Doebelin, Doebelin's Measurement Systems, McGrawHill, 2019 2. W. Lang, Sensors and Measurement Systems, River Publishers, 2021 3.W. Göpel, J. Hesse, J. N. Zemel, Sensors, A Comprehensive Survey, Wiley, 2008 4.Alan S. Morris, Measurement and Instrumentation Principles, Butterworth-Heinemann 2001 5.Lecture notes (.pdf) available at MS Teams

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

Il corso si prefigge di fornire le conoscenze di base e gli strumenti per la modellistica e simulazione di sistemi meccanici impiegati in ambito robotico e meccatronico. Sono introdotti metodi analitici e numerici per lo studio del comportamento cineto-dinamico di sistemi multicorpo complessi (robot manipolatori) e la loro implementazione al calcolatore mediante software di programmazione (Matlab) e simulazione (MSC Adams).

1. Concetti introduttivi (0.5 CFU): Principi di cinematica e dinamica, introduzione alla modellazione e simulazione di sistemi robotici e meccatronici. Concetto di vincolo cinematico e di forza, analisi dei gradi di libertà, definizione delle proprietà geometriche e di massa delle singole parti in cui un sistema complesso può essere scomposto, dall'oggetto reale a quello virtuale. 2. Introduzione ai software di analisi e simulazione (0.5 CFU): Introduzione all'uso di Matlab, comandi di base, operazioni, matrici, strutture, assegnazione di variabili, grafici e figure, diagrammi di flusso, approccio simbolico, integrazione e derivazione numerica. 3. Analisi di posizione e velocità (2 CFU): Equazioni del moto, analisi di posizione e velocità mediante approcci analitici e numerici dei meccanismi comunemente impiegati in ambito robotico e meccatronico. Simulazione del movimento e creazione di animazioni interattive in ambiente Matlab. 4. Analisi dinamica (2.5 CFU): Equazioni cardinali della dinamica, diagrammi di corpo libero, sollecitazione di inerzia, reazioni vincolari, attrito nei vincoli. Problema dinamico diretto e inverso. Equazioni di Lagrange di prima e seconda specie. Analisi delle forze durante il movimento del sistema. 5. Approccio multicorpo per l'analisi di catene cinematiche aperte (2 CFU): Scrittura delle equazioni del moto in forma ricorsiva, Jacobiano geometrico e analitico, analisi dello spazio di lavoro. Studio dei principali manipolatori industriali e organi di presa, simulazione in ambiente Matlab e introduzione al modulo multicorpo Simscape di Matlab. 6. Analisi nel dominio delle frequenze (1 CFU). Scrittura delle equazioni del moto in forma di equazione di stato. Risposta in frequenza di sistemi del primo, secondo e ordine superiore in ambiente Matlab. Applicazione al caso di sistemi sospensivi per veicoli mobili robotizzati. 7. Robotica mobile (0.5 CFU): Introduzione alla robotica mobile, sistemi di locomozione, veicoli tipo "wheeled", "tracked", legged e ibridi "legged-wheeled". Studio delle sospensioni di tipo articolato passive più comuni, caso dei rover destinati all'esplorazione planetaria. Cenni sulla modellazione dell'interazione ruota-suolo deformabile.

Nozioni fondamentali di meccanica dal corso di Fisica e Meccanica Applicata. Nozioni fondamentali dell’Analisi Matematica (derivate, integrali) e dell’Algebra, con elementi di Algebra Tensoriale.

Lezioni ed esercitazioni in aula supportate dall'impiego di lavagna multimediale e presentazioni powerpoint; tutoraggio in forma di assistenza individuale.

La verifica dell’apprendimento avviene attraverso una prova articolata in due fasi: Discussione di un elaborato progettuale, presentato mediante supporto PowerPoint, finalizzata a valutare la capacità dello studente di applicare in modo autonomo e consapevole le conoscenze acquisite. Tale fase è propedeutica all’ammissione alla prova orale. Prova orale, della durata di circa 30 minuti, finalizzata a verificare il raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi in termini di conoscenze, competenze e abilità comunicative. La prova orale accerta in particolare: il livello di conoscenza e comprensione dei contenuti teorici e metodologici del corso; la capacità di sintesi, analisi e integrazione critica degli argomenti trattati; la capacità di applicare le conoscenze acquisite al contesto progettuale; la chiarezza espositiva e la correttezza formale del linguaggio, con uso appropriato della terminologia disciplinare. Requisiti minimi di apprendimento Per il superamento dell’esame lo studente deve dimostrare: una conoscenza almeno sufficiente degli argomenti fondamentali del corso; la capacità di esporre in modo coerente i contenuti principali; la comprensione dei concetti chiave e dei metodi affrontati; un uso adeguato della terminologia disciplinare. Il mancato raggiungimento anche di uno solo dei requisiti minimi comporta il non superamento della prova. Criteri di valutazione e attribuzione del voto La valutazione finale è espressa in trentesimi e tiene conto del grado di raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi, secondo le seguenti fasce di giudizio: 18–21: raggiungimento sufficiente dei risultati di apprendimento; conoscenza di base degli argomenti, esposizione semplice ma coerente, limitata capacità di approfondimento e di collegamento critico. 22–25: buon raggiungimento dei risultati di apprendimento; conoscenza complessiva adeguata, esposizione chiara e corretta, discreta capacità di collegamento tra i contenuti teorici e progettuali. 26–28: raggiungimento molto buono dei risultati di apprendimento; conoscenza approfondita degli argomenti, esposizione efficace, buona capacità di analisi critica e integrazione dei contenuti. 29–30 e lode: pieno e completo raggiungimento dei risultati di apprendimento; conoscenza approfondita e sistematica, esposizione eccellente, uso pienamente appropriato della terminologia disciplinare e spiccata capacità critica e argomentativa.

• Course Notes - D. Marghitu, Mechanisms and Robots Analysis with Matlab, Springer, 2010.

Conoscenza e capacità di comprensione. Il corso si prefigge di fornire agli allievi ingegneri meccanici una dimestichezza con i principi della progettazione ecosostenibile e sostenibile dei prodotti. Le tematiche affrontate verteranno sul ciclo di progettazione del prodotto: la progettazione concettuale; la scelta dei materiali in chiave sostenibilità; gli strumenti di calcolo e validazione dei progetti e la valutazione dell’impatto ambientale con l’uso di strumenti quali il Life Cycle Assessment (LCA). Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Al termine del corso lo studente avrà le capacità di impostare una progettazione di prodotto che tenga conto anche degli aspetti di sostenibilità fornendo gli strumenti base per effettuare la scelta dei materiali, i calcoli e la validazione sperimentale dei progetti. Eventuali ulteriori risultati di apprendimento attesi, relativamente a: • Autonomia di giudizio: Lo studente acquisirà autonomia di giudizio sulle modalità di scelta di progettazione per il miglioramento della sostenibilità dei prodotti, la valutazione dei materiali e dei processi da definire in fase di progetto. • Abilità comunicative: Lo sviluppo di abilità comunicative, orali, scritte e pratiche, sarà sviluppata attraverso la discussione in aula, lo svolgimento di test dimostrativi. Infine, sarà acquisita abilità nella redazione del report. • 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.

1. La progettazione meccanica: I documenti della progettazione; il QFD, le specifiche tecniche e il Concept Design, (1,5 CFU) 2. La scelta dei materiali nella progettazione: Metodo di Ashby e data base per la sostenibilità (2 CFU) 3. Metodi di calcolo e di validazione -Metodo agli Elementi finiti: Gradi di libertà e discretizzazione; Determinazione di reazioni vincolari e sollecitazioni interne di solidi continui: progettazione e verifica. Esempi di applicazioni a problemi lineari. (2CFU) 4. Metodi di calcolo e di validazione -Metodi sperimentali. Cenni sulle principali tecniche mi analisi degli stress e di valutazione dell’inegrità strutturale. (1CFU) 5. Life Cycle Assessment e Life Cicle Sustainability Assessment (LCA e LCSA): l’integrazione sistematica di criteri ambientali e di metodi di LCSA nel processo di progettazione meccanica e sviluppo del prodotto secondo approcci decisionali multi-criterio (Multi Criteria Decision Making); (2CFU) 6. La sicurezza nella Progettazione Meccanica La Direttiva Macchine (0,5 CFU)

Contenuti di progettazione meccanica della laurea LT30 Ingegneria Meccanica.

Le attività didattiche includono: 1. Lezioni teoriche basate su presentazioni digitali e discussioni in classe 2. Esercitazioni alla lavagna con discussione di progetti 3. Esercitazione con software per LCA 4. Elaborazione di un progetto d'anno che è la progettazione concettuale di un sistma meccanico 5. Montaggio di un sistema meccanico semplice e relativa stesura dello schema funzionale

L’esame consiste in una prova scritta che mira a far sviluppare un progetto concettuale di prodotti semplici eventualmente sostituito da un elaborato progettuale facoltativo svolto durante il corso, ed prova orale che comprende l’eventuale discussione del 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 sostenibile degli strumenti proposti nel corso. L’esame si considera superato se l’allievo è in grado di: 1. Scegliere il materiale opportuno per il problema di progettazione affrontato; 2. impostare la progettazione concettuale su un caso studio o impostare i calcoli e le verifiche progettuali su casi strutture semplici; 3. Impostare una LCA per un prodotto/processo. 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. M.F. Ashby, D R H Jones, Engineering Materials, McGraw-Hill, 1982. G. Belingardi, Il Metodo degli Elementi Finiti nella Progettazione Meccanica, Levrotto & Bella Karl T. Ulrich and Steven D.Eppinger, Product Design and Development, Second Edition, McGraw-Hill, New York, 2000 Green Design and Manufacturing for Sustainability - By Nand K. Jha. - Published December 23, 2015 by CRC Press

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

Il corso si prefigge di fornire conoscenze sui temi delle tecnologie con particolare attenzione rivolta all’applicazione delle nuove tecnologie alla fabbricazione. Le lezioni saranno finalizzate all’apprendimento delle metodologie teoriche e pratiche per l’applicazione delle tecnologie di fabbricazione avanzate nei settori manifatturieri di punta. Al termine del corso gli allievi saranno in grado di riconoscere le condizioni per l’applicazione delle tecnologie studiate, quali tipo di materiale lavorato e vincoli progettuali e di fabbricazione, per la realizzazione di prodotti ad alte prestazioni. •Autonomia di giudizio: Lo studente acquisirà autonomia di giudizio sulla scelta della tecnologia idonea in un’ampia casistica di prodotti e processi. •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 esercitazioni di calcolo e di laboratorio finalizzate 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 alle attività di laboratorio e a casi studio.

Lo scopo del corso è quello di portare a conoscenza dello studente i processi di fabbricazione che impiegano le tecnologie basate sulle recenti scoperte e invenzioni della fisica e della chimica. Il corso è organizzato come di seguito riportato. 1. Introduzione alla fabbricazione avanzata Panoramica dei concetti chiave della fabbricazione avanzata, con analisi delle tecnologie emergenti, dei trend industriali e del loro impatto sull’organizzazione e sull’efficienza dei processi produttivi. 2. Processi di lavorazione dei metalli Studio dei principali processi di lavorazione dei metalli, includendo deformazione plastica, asportazione di truciolo e finitura, con attenzione ai materiali, ai parametri di processo e alla qualità finale. 3. Processi di fabbricazione ad alta intensità energetica Analisi dei processi basati su elevate densità di energia, come laser, fascio elettronico, plasma ed elettroerosione, focalizzandosi sull’interazione materiale–sorgente e sulle applicazioni industriali. 4. Processi di giunzione avanzati Approfondimento delle tecnologie di giunzione avanzate, incluse saldature ibride e allo stato solido, giunzioni per deformazione plastica e incollaggio strutturale, con valutazione delle prestazioni meccaniche. 5. Processi di Additive Manufacturing Introduzione ai principi dell’additive manufacturing, alle principali tecnologie e materiali impiegati, ai vantaggi progettuali e ai limiti applicativi nei contesti industriali avanzati. 6. Robotica nella fabbricazione avanzata Studio dell’impiego della robotica industriale in celle automatiche e riconfigurabili, per operazioni di manipolazione, lavorazioni di precisione e saldatura, con focus su flessibilità e integrazione dei processi.

Processi Produttivi e Tecnologia dei materiali

Lezioni frontali, esercitazioni su casi studio, simulazione numerica dei processi di fabbricazione, dimostrazioni ed esperienze nei laboratori seguite da discussione in aula.

L’esame prevede una prova orale che verterà su case study ed esercizi. La prova intende verificare le conoscenze dello studente in relazione alla capacità di sintetizzare ed integrare gli argomenti trattati nel corso verificandone il livello di comprensione e il livello d’utilizzo della terminologia appropriata.

1.Slide e appunti delle lezioni (Slides and lecture notes) 2.Carl Sommer, Non-Traditional Machining Handbook, Editore: Advance Publishing (TX), 2009. 3.Michele Monno, Barbara Previtali, Matteo Strano, Tecnologia meccanica. Le lavorazioni non convenzionali, Editore: CittàStudi, 2012.

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

L'obiettivo principale del corso è quello di fornire conoscenze sulle organizzazioni tecniche, sui metodi e sugli strumenti per la progettazione e la gestione di un sistema produttivo. In particolare, gli obiettivi del corso sono relativi a: - Caratteristiche tecniche e gestionali dei sistemi produttivi più comuni con un quadro tassonomico; - Criteri di selezione e adozione di un sistema produttivo e vantaggi e svantaggi derivanti dalla loro adozione; - Prestazioni e condizioni operative dei sistemi produttivi; - Framework (modelli, processi, indicatori) per la valutazione delle prestazioni dei sistemi produttivi; - Metodi, tecniche e criteri per la configurazione e il dimensionamento dei sistemi di produzione (sia di fabbricazione che di assemblaggio) e il buffering del flusso produttivo; - Modelli, metodi e indicatori per la previsione della domanda; - Processo di pianificazione della produzione; - Modelli, metodi e indicatori per la pianificazione aggregata della produzione, la gestione delle scorte, la pianificazione del fabbisogno di materiali e la schedulazione della produzione. Conoscenza e capacità di comprensione Il corso affronta i temi della configurazione e gestione dei sistemi di produzione. La prima parte del corso introduce le caratteristiche tecniche e gestionali dei sistemi di produzione più comuni, con un quadro tassonomico e illustra come misurarne le prestazioni e le condizioni operative. Il secondo modulo affronta gli elementi di base della progettazione dei sistemi di produzione, con particolare attenzione agli aspetti prestazionali. La terza parte è dedicata agli strumenti di base per la gestione della produzione.

I contenuti del corso sono forniti attraverso lezioni frontali ed esercitazioni. Durante il corso vengono presentati i seguenti argomenti: Modulo 1: - Introduzione: Il sistema di produzione e la classificazione dei sistemi di produzione. - Prestazioni: Prestazioni dei sistemi di produzione. Efficacia delle prestazioni (qualità e servizio) ed efficienza (produttività e flessibilità). La misurazione della capacità produttiva. Casi applicativi. Modulo 2: - Fabbricazione: Configurazione dei sistemi di fabbricazione (job-shop, cella di produzione, linea). Tecnologia di gruppo. Principi e tecniche di dimensionamento. Casi applicativi. - Assemblaggio: Configurazione dei sistemi di assemblaggio (postazione fissa, officina di assemblaggio, cella, linea di assemblaggio). Principi e tecniche di dimensionamento. Casi applicativi. Modulo 3: - Gestione della produzione: Introduzione alla gestione della produzione. - Obiettivi, vincoli, variabili decisionali, costi rilevanti per le decisioni. Le fasi del processo di pianificazione e controllo della produzione. - Analisi e previsione della domanda: La previsione della domanda. Esempi di modelli e tecniche di previsione. - MPS: Pianificazione aggregata della produzione. Esempi di modelli di ottimizzazione e tecniche di soluzione. Casi applicativi. - Pianificazione dei materiali: Approcci push: la tecnica MRP. Approcci pull: - Tecniche di gestione delle scorte: ambiti di applicazione. Casi applicativi. - Schedulazione: La pianificazione operativa della produzione: misurazioni delle performance e modelli di riferimento per i principali contesti produttivi. - Casi applicativi.

Conoscenze di base di statistica, economia aziendale, impianti industriali.

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

MODALITA’ DI VERIFICA DELL’APPRENDIMENTO E REQUISITI MINIMI DI APPRENDIMENTO L'esame, da sostenere nelle date previste, consiste in una prova scritta e una prova orale sui contenuti delle lezioni e delle esercitazioni. La prova orale è facoltativa (ammissione possibile solo previo superamento della prova scritta), ma obbligatoria con un punteggio >= 28/30 nella prova scritta. La prova scritta consiste in una serie di domande teoriche (aperte/chiuse) (esame a libro chiuso) ed esercizi numerici (esame con libro e appunti a disposizione dello studente). La valutazione della prova teorica può raggiungere un valore massimo di 9/30. La valutazione degli esercizi numerici avverrà solo se le risposte alle domande teoriche avranno un punteggio >= 3/30. Nel complesso, gli studenti dovranno dimostrare, durante l'esame, di aver raggiunto i risultati di apprendimento desiderati, ovvero un'adeguata conoscenza e comprensione dei principali criteri e metodi per la progettazione e la gestione dei sistemi di produzione, nonché delle capacità pratiche necessarie per analizzare le caratteristiche delle diverse configurazioni e, di conseguenza, sintetizzare soluzioni progettuali appropriate. Con riferimento alla tipologia specifica di verifica sui contenuti del corso: - La prova scritta con domande teoriche (aperte) (esame a libro chiuso) mira a evidenziare le conoscenze dello studente e la sua capacità di comunicare; - La prova scritta con esercizi numerici (esame a libro aperto e appunti aperti) mira a evidenziare le conoscenze dello studente e la sua capacità di comprendere e applicare le conoscenze; - La prova orale con domande teoriche sui contenuti del corso mira a mettere in luce le conoscenze dello studente e la sua capacità di comprendere e applicare le conoscenze; - La prova orale con domande mira a mettere in luce la capacità dello studente di fare collegamenti tra gli argomenti del corso e quelli dei corsi precedenti, mira a mettere in luce la capacità dello studente di comprendere e applicare le conoscenze, di valutare autonomamente la situazione e la sua capacità di comunicare.

Materiale didattico (slide), disponibile sul canale MS Teams del corso. Libri di testo: 1) Garetti M., Design of production systems, Franco Angeli, Milano 2015. 2) Sianesi A., Production Systems Management, Editore: Mondadori Education, Anno edizione: 2021, ISBN: 9788861848924 3) Cagno E., Mangiaracina R., Micheli G.J.L., Neri A., Trianni A., Design and Management of Production Systems - Practice Book, Editore: CUSL, Anno edizione: 2020, ISBN: 9788881327775

Il corso si propone di formare ingegneri con una panoramica degli aspetti che rendono la metallurgia un tema centrale per la transizione verde e con le competenze per interpretare i risultati della ricerca più avanzata nel settore. Da un lato, il corso affronta l'impatto ambientale dei processi di ottenimento dei materiali metallici, in particolare dell'acciaio, e le soluzioni attualmente in fase di sviluppo per ridurne l'impatto. Dall'altro, il corso si concentra sul ruolo dei materiali metallici come abilitatori tecnologici, quindi sulle proprietà e microstrutture che rendono alcuni materiali metallici critici per la produzione di energia sostenibile, nonché per i sistemi di trasporto e stoccaggio dell'energia. Al termine del corso, lo studente sarà in grado di: (i) descrivere i vari aspetti della metallurgia in relazione alla transizione verde; (ii) descrivere i principali processi esistenti per la produzione di acciaio e alluminio e le tecnologie più ecosostenibili emergenti; (iii) valutare la cinetica delle trasformazioni delle reazioni gas-metalli; (iv) descrivere i fenomeni di infragilimento da idrogeno, di corrosione in umido e i fenomeni di degradazione dei metalli ad alte temperature; (v) leggere diagrammi di fase, i diagrammi di Ellingham e i diagrammi di Pourbaix; (vi) presentare le varie classi di acciai inossidabili e leghe di nichel e le loro caratteristiche; (vii) descrivere le più importanti tecniche sperimentali applicate allo studio dei materiali metallici; (viii) applicare i concetti fondamentali della metallurgia all'analisi dell'attuale panorama della transizione verde.

1. Introduzione alla sostenibilità nella scienza dei materiali, da una prospettiva metallurgica (0,5 CFU): terminologia; numeri attuali per il settore metallurgico. 2. Introduzione alle tecniche avanzate di caratterizzazione dei materiali e al loro utilizzo per lo studio degli aspetti di sostenibilità in metallurgia (0,5 CFU): microscopia elettronica; tecniche a raggi X; analisi termica differenziale. 3. Produzione di metalli da minerale (1,5 CFU): processi convenzionali ad alta intensità di carbonio per la produzione di acciaio; riduzione diretta del ferro con agenti riducenti verdi; cinetica (isotermica e isocrona) delle trasformazioni allo stato solido e delle reazioni metallo-gas; problematiche ambientali nella produzione di Al. 4. Circolarità e sfide correlate (0,5 CFU): produzione di acciaio in forno elettrico; riciclo dell'Al e aspetti di durabilità. 5. Introduzione al ruolo dei vari metalli nella produzione, nel trasporto e nello stoccaggio dell'energia sostenibile e alle relative sfide (0,5 CFU): economia dell'H; metalli e il loro ruolo nel settore energetico. 6. Metalli e ambienti estremi (1,5 CFU): infragilimento da H ed introduzione alla corrosione in umido; introduzione all'acciaio inossidabile e alle leghe di nichel; materiali resistenti al creep; corrosione ad alta temperatura; sfide nel settore nucleare. 7. Termodinamica dei materiali metallici (1 CFU): dai concetti di base ai potenziali chimici; modellazione termodinamica e diagrammi di fase; diagrammi di Ellingham; diagrammi di Pourbaix

Suggeriti: Metallurgia o Tecnologia dei Materiali

Il corso sarà articolato in due tipologie di attività: didattica frontale basata su materiale didattico disponibile online, opportunamente organizzato dal docente e integrato con materiale tratto dalla propria esperienza; attività di project-work (in gruppo o individuale, in base al numero di studenti), partendo da casi di studio disponibili in letteratura e finalizzati a favorire la raccolta di conoscenze, eventualmente integrata (in base al numero di studenti) con sessioni di inverse-teaching, in linea con le migliori pratiche didattiche riconosciute a livello internazionale.

La valutazione consisterà in una prova orale della durata di circa 30 minuti, basata su una presentazione da parte degli studenti su un argomento scelto e studiato autonomamente all'interno del corso e valutata in 15/15, e in una prova scritta di 60 minuti contenente esercizi (40 minuti, 10/10) e risposte a domanda multipla (20 minuti, 5/5) che verificherà la conoscenza del materiale del corso e la capacità di applicare tali conoscenze a casi pratici di rilevanza per la transizione verde. La valutazione generale si otterrà come somme delle singole valutazioni. I requisiti minimi per il superamento dell'esame sono: i) una solida capacità di descrivere i principali metodi di produzione dell'acciaio; ii) una ragionevole capacità di descrivere le principali classi di materiali metallici rilevanti per la transizione verde e i loro meccanismi di rottura in relazione all'ambiente operativo; iii) una solida capacità di leggere i più importanti diagrammi di equilibrio termodinamico nel campo della metallurgia applicata.

Slides, scientific articles and reviews, books chapters, case studies, other materials available open access for students either from on-line resources or prepared by the teacher.

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

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

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

Conoscenza e capacità di comprensione: Il corso si prefigge di fornire la conoscenza dei principi base per la simulazione fluidodinamica in configurazioni di interesse industriale. Le lezioni sono finalizzate all’apprendimento delle caratteristiche fisiche dei diversi regimi di flusso e dei principali metodi numerici per la risoluzione delle equazioni di governo in configurazioni complesse. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Al termine del corso gli allievi saranno in grado di comprendere in modo sufficientemente dettagliato tutte le fasi di una simulazione fluidodinamica, dalla definizione della geometria all’analisi del flusso. Il livello di dettaglio consente di applicare le conoscenze acquisite all’implementazione di codici di calcolo per la simulazione di flussi di interesse industriale. Eventuali ulteriori risultati di apprendimento attesi, relativamente a: -Autonomia di giudizio:Uno degli obiettivi del corso è consentire allo studente di sviluppare un modello per descrivere la dinamica di un fluido in una configurazione complessa, selezionando metodi numerici appropriati e il livello di approssimazione adeguato. -Abilità comunicative:Mediante la prova orale dell’insegnamento, lo studente puòmisurare la sua capacitàdi presentare e discutere le caratteristiche del modello numerico utilizzato per la soluzione delle equazioni della fluidodinamica, facendo anche ricorso ad esempi pratici che ne aiutino la comprensione. -Capacità di apprendimento: Durante il corso viene posta enfasi sulla necessità che lo studente sviluppi le sue competenze, sia in grado di ricavare un modello numerico per descrivere un problema fisico e ne conosca il livello di approssimazione. Il lavoro personale viene stimolato anche mediante l’assegnazione di un progetto finale che deve essere discusso durante l’esame orale con il docente. Inoltre, i numerosi esempi applicativi e le sfide scientifiche e tecnologiche nell'ambito della simulazione fluidodinamica saranno da stimolo per sviluppare una capacità di apprendimento continuo necessaria a mantenere aggiornata la preparazione professionale in ogni ambito.

1) Introduzione (0.5 CFU): Modellazione e simulazione di flussi complessi. 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. 2) Modelli fisici (2 CFU): Concetti base di fluidodinamica, principi di conservazione, equazioni di governo. Strato limite e separazione. Corpi tozzi e aerodinamici. Vibrazioni indotte dal flusso. 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. 3) Fluidodinamica computazionale (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. 4) Applicazioni (1 CFU): Flussi di interesse industriale. Flusso pulsatile all’interno di un aneurisma. Mescolamento di più fluidi in micromixer. Trasporto cellulare in vascolature complesse. Propulsione biomimetica. Interazione fluido-struttura in applicazioni biomediche.

Nozioni fondamentali di Fluidodinamica. Nozioni fondamentali dell'Analisi Matematica (derivate, integrali, equazioni differenziali) e dell'algebra (con elementi di algebra tensoriale).

Lezioni in aula supportate dall'impiego di computer e videoproiettore; tutoraggio in forma di assistenza individuale.

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, gli studenti che hanno dimostrato sia una piena comprensione degli argomenti trattati sia una straordinaria capacità di applicare le conoscenze e le competenze acquisite in contesti diversi da quelli proposti in classe saranno degni di lode.

1) Appunti a cura del docente; 2) J.C. Tannehill, D.A. Anderson, R.H. Pletcher, Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer, Taylor & Francis; 3) J.H. Ferziger, M. Peric, Computational methods for fluid dynamics, Springer; 4) H. Versteeg, W. Malalasekra: An Introduction to ComputationalFluidDynamics –The Finite Volume Method, Prentice Hall

Prova finale

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

Questo corso presenta i fondamenti della produzione, modellazione, analisi e progettazione di materiali e strutture intelligenti. Gli studenti saranno guidati attraverso lo studio dello stato dell'arte dei materiali e dei sistemi intelligenti, che spaziano principalmente dai piezoelettrici alle leghe a memoria di forma. Esploreranno l'applicazione di tali materiali nei sistemi strutturali dell'industria aeronautica, automobilistica, biomedica e nautica.

Short Syllabus 1. Introduzione ai materiali e alle strutture intelligenti (5 ORE – 0,5 CFU) 2. Elementi dei meccanismi fisici di deformazione e frattura (10 ORE – 1 CFU) 3. Elementi di Meccanica e Termodinamica del continuo (10 ORE – 1 CFU) 4. Rappresentazione schematica del comportamento reale dei materiali solidi (10 ORE – 1 CFU) 5. Progettazione con materiali tradizionali (5 ORE – 0,5 CFU) 6. Leghe a memoria di forma (SMA) (10 ORE – 1 CFU) 7. Attuatori e sensori piezoelettrici (10 HRS – 1 CFU) 8. Magnetostrittivi ed Elettrostrittivi (10 ORE – 1 CFU) 9. Modellazione di travi con attuazione di deformazioni indotte (10 ore – 1 CFU) 10. Tecniche sperimentali (5 ORE – 0,5 CFU) 11. Tecniche sperimentali (5 ORE – 0,5 CFU)

Laurea in Ingegneria Meccanica

Il corso sarà basato su un mix tra lezioni teoriche, esempi pratici e di laboratorio in gruppi composti da un massimo di 5 persone.

Gli studenti dovranno affrontare una discussione orale di circa 1 ora nella quale devono dimostrare la conoscenza dell'argomento attraverso la capacità di scelta ed implementazione degli Smart Materials nelle strutture. 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.

Reference textbooks Chopra, Inderjit. Smart structures theory First edition. Cambridge University Press, December 2013, Online ISBN: 9781139025164 https://doi.org/10.1017/CBO9781139025164. Donald J. Leo, Engineering analysis of smart material systems. John Wiley & Sons Inc; 1 edizione (5 ottobre 2007) ISBN-10: 0471684775 ISBN-13: 978-0471684770. Additional textbooks Jean Lemaitre, Jean-Louis Chaboche, Mechanics of solid materials. Cambridge University Press (1994). Ellad B. Tadmor, Ronald E. Miller, Ryan S. Elliott, Continuum Mechanics and Thermodynamics, From Fundamental Concepts to Governing Equations. Cambridge University Press, Online ISBN:9781139017657.

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

Stage interno

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

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

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