ingegneria meccanica

L’insegnamento ha come obiettivo formativo la trasmissione della conoscenza di alcuni contenuti e strumenti matematici indispensabili alla costruzione, all’analisi e alla comprensione di modelli matematici per l’ingegneria. Questa conoscenza si fonda sugli insiemi numerici e si sviluppa con l’introduzione del calcolo infinitesimale per funzioni di una variabile (limiti, continuità, derivabilità, integrabilità di funzioni reali di una variabile reale, serie numeriche) e della geometria Euclidea tridimensionale con elementi di calcolo vettoriale e di geometria analitica spaziale, permettendo infine di trattare la nozione di curva e di integrale curvilineo.

Al termine del corso agli studenti che avranno fatto propri i contenuti e gli strumenti secondo quanto stabilito negli obiettivi formativi.
In termini di conoscenza e capacità di comprensione, gli studenti saranno in grado di:
esprimere i concetti fondamentali del calcolo infinitesimale attraverso definizioni, teoremi, esempi e controesempi (DdD 1);
esprimere i concetti fondamentali della geometria euclidea tridimensionale, del calcolo vettoriale e delle curve nel piano e nello spazio attraverso definizioni, teoremi, esempi e controesempi (DdD 1).
In merito all’ applicazione delle conoscenze e della capacità di comprensione acquisite, gli studenti saranno in grado di:
dimostrare alcuni teoremi fondamentali (DdD2);
calcolare limiti di funzioni e di successioni (DdD2);
calcolare derivate di funzioni (DdD2);
esaminare e rappresentare graficamente delle funzioni (DdD2);
calcolare aree e integrali di funzioni (DdD2);
esaminare la convergenza di serie numeriche e di integrali impropri (DdD2);
applicare il calcolo vettoriale (DdD2);
esaminare e riconoscere equazioni di piani, rette, sfere e circonferenze (DdD2);
calcolare le posizioni mutue di piani e rette (DdD2);
calcolare alcune quantità associate alle curve parametriche (DdD2 ).

Le attività didattiche sono realizzate a mezzo di lezioni frontali e di esercitazioni.
L’insegnamento si basa su argomenti divisi in moduli come descritto in seguito:
1. Numeri reali e complessi. Dai numeri naturali ai numeri reali. Maggiorante, minorante, massimo e minimo, estremo superiore ed inferiore di un insieme di numeri reali. Numeri complessi e loro algebra: forma trigonometrica, significato geometrico di somma e prodotto, formula di De Moivre, radici n-esime, formula di Eulero, forma esponenziale.
2. Limiti e continuità. Funzioni di variabile reale. Grafici delle funzioni elementari. Funzioni composte, funzioni monot ò ne, funzioni inverse. Successioni. Definizioni di limite. Unicità del limite. Teorema della permanenza del segno e del confronto. Teorema di convergenza di successioni monot ò ne. Il numero di Nepero. Limiti notevoli e proprietà asintotiche. Infinitesimi ed infiniti e loro confronto. Continuità e principali teoremi sulle funzioni continue (di Weierstrass, degli zeri e dei valori intermedi). Discontinuità. Funzioni monotone e loro principali proprietà.
3. Calcolo differenziale. Concetto di derivata. Continuità delle funzioni derivabili. Algebra delle derivate. Teoremi di Fermat, del valor medio (o di Lagrange) e di de l'Hospital. Test di monotonia e di riconoscimento dei punti stazionari. Funzioni convesse/concave, punti di flesso. Studio del grafico di una funzione. Formula di Taylor.
4. Calcolo integrale e serie numeriche. Integrale di Riemann. Proprietà dell'integrale. Funzione integrale. Primo teorema fondamentale del calcolo integrale. Teorema della media integrale. Primitive e integrali indefiniti. Secondo teorema fondamentale del calcolo integrale. Calcolo di primitive: integrazione di funzioni razionali fratte, per sostituzione e per parti. Integrali generalizzati. Criteri di convergenza. Serie numeriche. Serie geometrica e serie armonica. Serie a termini positivi. Serie a termini di segno alternato. Criteri di convergenza.
5. Vettori ed elementi di geometria analitica del piano e dello spazio. Lo spazio euclideo tridimensionale. Prodotto scalare, norma, distanza, angoli, basi ortonormali. Disuguaglianza di Cauchy-Schwarz. Prodotto vettoriale e area, prodotto misto e volume nello spazio tridimensionale. Equazioni parametriche e cartesiane di rette e piani nello spazio. Distanze punto-piano e punto-retta.
6. Curve nel piano e nello spazio, integrali di linea. Curve nel piano e nello spazio: forma parametrica, lunghezza di una curva, parametro d'arco. Integrali di linea di prima specie. Versori tangente, normale, binormale (terna intrinseca) e piani coordinati.

Prova scritta obbligatoria, con prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
Sono previste due prove in itinere (una nell'interruzione di met à corso, l'altra in gennaio-febbraio) e cinque appelli d'esame. Il primo appello avrà luogo contestualmente alla seconda prova in itinere. I restanti in gennaio-febbraio (uno), giugno-luglio (due) e settembre (uno).
Le prove scritte sono strutturate come segue:
prove in itinere
un questionario a risposta multipla (prima prova: 4 domande, seconda prova: 6 domande)
un esercizio
domande sulla teoria (prima prova: una domanda, seconda prova: 2 domande)
appello
un questionario a risposta multipla (10 domande)
due esercizi
tre domande sulla teoria
I punteggi sono così suddivisi
questionari: 4/30 (prima prova in itinere, soglia minima 2), 6/30 (seconda prova in itinere (soglia minima 3), 10/30 (appello, soglia minima 5))
esercizio: 6/30 (soglia minima 3)
domanda sulla teoria: 4/30 (prima prova in itinere, soglia minima 2), 6/30 (seconda prova in itinere, soglia minima 3)
domande sulla teoria (appello): 10/30 (soglia minima 5)
Con i questionari e le domande sulla teoria sarà possibile valutare gli studenti per conoscenza e capacità di comprensione acquisite. Gli esercizi consentiranno di valutare la loro capacità di applicare la conoscenza e la comprensione acquisite.
Valutazione finale
Gli studenti supereranno con successo l’esame sostenendo con votazione sufficiente (18/30) entrambe le prove in itinere oppure uno degli appelli soddisfacendo le soglie indicate. Solo chi supera la prima prova in itinere è ammesso a sostenere la seconda prova. A discrezione del docente, uno studente che abbia superato entrambe le prove in itinere o la prova scritta dell'appello, potrà essere convocato a sostenere una prova orale che concorrerà alla determinazione della votazione finale.
Note
Durante le prove scritte non è consentito consultare libri, appunti o altri materiali, né utilizzare dispositivi elettronici, strumenti di intelligenza artificiale o qualsiasi dispositivo intelligente (smartphone, smartwatch, smart glasses, ecc.).
È inoltre obbligatorio presentarsi con un documento di identità valido (ad esempio carta d'identità o patente di guida) per consentire l'identificazione.

M. Boella, Analisi Matematica 1 e Algebra Lineare (Eserciziario, seconda edizione), Editore: Pearson, Anno edizione: 2012, ISBN: 978-88-7192-769-5
M. Bramanti, C.D. Pagani, S. Salsa, Analisi Matematica 1 (con elementi di geometria e di algebra lineare), Editore: Zanichelli, Anno edizione: 2015, ISBN: 9788808254214
G. Catino, F. Punzo, Quesiti Teorici di Analisi Matematica e Geometria 1, Editore: Esculapio, Anno edizione: 2020, ISBN: 9788893851992
G. Catino, F. Punzo, Esercizi Svolti di Analisi Matematica e Geometria 1, Editore: Esculapio, Anno edizione: 2020, ISBN: 9788893851930
E. Munarini, Analisi e Geometria 1, Editore: Esculapio, Anno edizione: 2015, ISBN: 9788874889051
E. Munarini, Esercizi di Analisi e Geometria 1, Editore: Esculapio, Anno edizione: 2015, ISBN: 9788874889068
L. Mauri, E. Schlesinger, Esercizi di algebra lineare e geometria, Editore: Zanichelli, Anno edizione: 2013, ISBN: 9788808192523

L'insegnamento di Analisi e Geometria 2 ha l’obiettivo di fornire allo studente ulteriori metodi e tecniche fondamentali della matematica e delle sue applicazioni all'ingegneria, a valle di quanto appreso in Analisi e Geometria 1. Parti integranti del corso sono l’algebra lineare ed il calcolo differenziale ed integrale, già visto nel corso precedente nel caso unidimensionale, delle funzioni di più variabili anche a valori vettoriali. A questi si aggiungono le equazioni differenziali ordinarie lineari del 1° e 2° ordine. In particolare le EDO lineari del 2° ordine a coefficienti costanti erogate in modalità Didattica innovativa nella forma di Blended Learning & Flipped Classroom.

Al termine del corso agli studenti avranno fatto propri contenuti e pratiche d’esercizio secondo quanto stabilito negli obiettivi formativi.
In termini di conoscenza e capacità di comprensione, gli studenti saranno in grado di:
definire i principali concetti relativi all’algebra lineare e al calcolo differenziale e integrale in più variabili e di alcune equazioni differenziali ordinarie
esprimere la conoscenza di questi concetti attraverso definizioni, teoremi, esempi e controesempi
interpretare determinante e rango di una matrice in termini del sistema lineare associato
interpretare i contenuti di libri di testo di Analisi e Algebra Lineare a livello post secondario
In merito all’ applicazione delle conoscenze e della capacità di comprensione acquisite, gli studenti saranno in grado di:
esaminare attraverso i teoremi di Rouché-Capelli e di Cramer sistemi lineari arbitrari al fine di studiarne la risolubilità
risolvere sistemi lineari con il metodo di eliminazione di Gauss
calcolare determinante e rango di una matrice
calcolare la matrice associata ad un'applicazione lineare tra spazi vettoriali e la trasformazione della matrice al variare delle coordinate negli spazi
calcolare autovalori ed autovettori di una matrice quadrata 2x2 e 3x3, ed esaminare l'eventuale diagonalizzabilità della matrice.
data una matrice simmetrica reale, determinare una base ortonormale dello spazio euclideo tridimensionale formata da autovettori della matrice.
calcolare limiti e derivate parziali di funzioni di più variabili, piano tangente al grafico di una funzione di 2 variabili.
applicare limiti e derivate parziali allo studio della continuità e differenziabilità di una funzione di 2 o 3 variabili.
applicare il calcolo differenziale all’ottimizzazione sia libera che vincolata di funzioni di più variabili.
calcolare massimi e minimi relativi ed assoluti, liberi e vincolati.
esaminare i punti stazionari per stabilirne la natura.
risolvere integrali doppi e tripli con i metodi di riduzione e attraverso il cambio di coordinate
applicare gli integrali doppi e tripli al calcolo di volumi, baricentri e momenti di inerzia
applicare il calcolo delle derivate parziali e degli integrali ai campi vettoriali al fine di stabilirne la conservatività
calcolare il potenziale di un campo vettoriale conservativo
risolvere problemi di Cauchy per equazioni differenziali del I° ordine (lineari e a variabili separabili) e del II° ordine a coefficienti costanti, e per semplici sistemi lineari omogenei a coefficienti costanti
applicare le ODE viste nel corso a semplici problemi fisici
dimostrare alcuni teoremi fondamentali dell’algebra lineare, del calcolo differenziale e integrale di funzioni di più variabili, anche a valori vettoriali
fornire il concetto di flusso di un campo vettoriale attraverso una superficie orientata e conoscere i teoremi del rotore e della divergenza

Le attività didattiche sono realizzate a mezzo di lezioni ed esercitazioni frontali, Mooc da usufruire in blended learning.
Modulo 1: Algebra lineare.
Sistemi lineari e matrici. Notazioni e terminologia. Metodo di eliminazione di Gauss. Teorema di Rouché-Capelli e rappresentazione dell'insieme delle soluzioni. Operazioni sulle matrici e loro proprietà. Matrici invertibili e calcolo della matrice inversa col metodo di Gauss-Jordan. Teorema di Cramer. Determinante: definizione e sue proprietà fondamentali. Matrici invertibili e determinante. Sviluppi di Laplace. Teorema di Binet.
Spazi vettoriali. Spazi e sottospazi vettoriali, combinazioni lineari, indipendenza lineare, basi, dimensione. Spazi associati a una matrice: nucleo, spazio riga e spazio colonna, e relazione tra le loro dimensioni. Rango di una matrice. Rango di una matrice a scala.
Applicazioni lineari. Matrice associata a un’applicazione lineare. Nucleo e immagine. Rango. Teorema di nullità più rango. Criteri di iniettività, suriettività, isomorfismo in termini del rango. Matrici invertibili e isomorfismi. Sistemi lineari rivisitati.
Spazi vettoriali euclidei. Prodotto scalare. Basi ortonormali. Cenno al procedimento di Gram-Schmidt. Matrici ortogonali. Proiezioni ortogonali. Norma e sue proprietà. Matrici ortogonali e isometrie.
Autovalori e autovettori. Matrice di cambiamento di base. Matrici simili. Matrici diagonalizzabili. Autovettori. Autovalori. Polinomio caratteristico e sua invarianza per similitudine. Molteplicità geometrica e algebrica degli autovalori. Criterio di diagonalizzabilità.
Il teorema spettrale. Diagonalizzabilità di matrici simmetriche reali e ortogonalità dei relativi autospazi. Matrici definite, semidefinite ed indefinite attraverso il segno degli autovalori.
Modulo 2: Equazioni differenziali ordinarie.
Introduzione ed esempi di equazioni differenziali. Equazioni differenziali de I° ordine e problema di Cauchy per equazioni del primo ordine, soluzione di equazioni del I° ordine lineari e a variabili separabili. Equazioni lineari del II° ordine a coefficienti costanti. Problemi di Cauchy. Integrale generale dell’equazione omogenea e non omogenea (metodo di somiglianza). Vibrazioni meccaniche. Per questo argomento è previsto l'utilizzo di Didattica innovativa nella forma di Blended Learning & Flipped Classroom.
Modulo 3: Calcolo differenziale per funzioni di più variabili.
Dominio naturale e curve di livello. Limiti e continuità di funzioni di due variabili. Derivate parziali e direzionali. Differenziale e piano tangente. Formula del gradiente. Derivate di ordine superiore, matrice hessiana. Formula di Taylor. Punti stazionari, estremi liberi, test della matrice hessiana. Estremi vincolati. Metodo dei moltiplicatori di Lagrange.
Modulo 4: Integrali multipli.
Integrali doppi su domini semplici per funzioni continue, formule di riduzione, cambi di coordinate. Integrali tripli. Formule di riduzione: “per fili” e “per strati”. Coordinate polari nel piano, coordinate sferiche e cilindriche nello spazio. Applicazioni: volumi, baricentri e momenti d’inerzia.
Modulo 5: Campi vettoriali.
Campi vettoriali, campi conservativi, potenziale. Integrali di linea di seconda specie, lavoro di un campo di forze. Rotore e divergenza. Formule di Gauss-Green nel piano e loro interpretazione come teorema del rotore e come teorema della divergenza.
Modulo 6: Superfici e integrali di superficie.
Cenni sulle superfici parametriche nello spazio. Integrali di superficie. Cenni su su flussi di campi vettoriali attraverso superfici, teoremi di Stokes e della divergenza.

Prova scritta obbligatoria, con prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
Modalità di valutazione
Sono previsti cinque appelli d’esame, nelle date stabilite dalla scuola; due nella sessione di esami tra giugno e luglio (di cui il primo potrà essere sostenuto anche mediante due prove in itinere), uno a settembre, e due nella sessione tra gennaio e febbraio.
L’esame consiste di una prova suddivisa in tre parti consecutive:
la prima parte, detta parte A, consiste di un Quiz di domande a risposta multipla svolto in modalità cartacea: la prova ha lo scopo di valutare l'acquisizione da parte dello studente delle conoscenze e competenze fondamentali mediante la soluzione di esercizi a risposta chiusa, (secondo quanto indicato nei risultati di apprendimento attesi);
la seconda parte, detta parte B, consiste di esercizi a risposta aperta; questa parte dell’esame ha lo scopo di valutare le competenze metodologiche e la capacità di applicare a problemi specifici la conoscenza e la comprensione dei contenuti del corso (secondo quanto indicato nei risultati di apprendimento attesi);
la terza parte, detta parte C, consiste di domande ed esercizi di teoria; questa parte dell’esame ha lo scopo di valutare il livello di conoscenza e comprensione degli aspetti concettuali del corso raggiunto dallo studente.
Ciascuna parte dell’esame è suddivisa in due sezioni corrispondenti ai due emisemestri del corso.
Le prove in itinere hanno la stessa struttura, ma in ciascuna prova sarà richiesta solamente la sezione corrispondente all’emisemestre della prova.
Valutazione finale
L’esame è superato se lo studente raggiunge una soglia minima in ogni sezione dell’esame (le soglie esatte sono fornite agli studenti a inizio corso) e una votazione complessiva di almeno 18 trentesimi; il punteggio di ciascuna parte dell’esame è espresso in trentesimi, e il voto complessivo si ottiene facendo la media pesata dei voti delle tre parti, quello della parte A pesa per il 10%, quello della parte B per il 60% e quello della parte C per il 30%. E’ prevista la valutazione di Riprovato per chi consegna la parte B e riporta in essa una valutazione minore o uguale a 8 trentesimi.
A discrezione del docente, uno studente potrà essere convocato a sostenere una prova orale.
Durante lo svolgimento di ogni prova d'esame lo studente non può consultare né avere con sé testi, appunti, calcolatrici, telefoni cellulari o altre apparecchiature elettroniche non esplicitamente approvate dal docente. Lo studente che contravvenga a tale regola sarà allontanato dall'aula d'esame e la sua prova risulterà insufficiente.

E. Schlesinger, Algebra lineare e geometria - Seconda Edizione, Editore: Zanichelli, Anno edizione: 2018, ISBN: 978-88-08-52069-2
Note: Testo per la parte di algebra lineare
Marco Bramanti, Carlo Domenico Pagani, Sandro Salsa, Analisi Matematica 2, Editore: Zanichelli, Anno edizione: 2009, ISBN: 9788808122810
Note: Testo per la parte di Analisi Matematica
Susanna Terracini, Davide L. Ferrario, Monica Conti, Vivina Barutello, Gianmaria Verzini, Analisi matematica. Con elementi di geometria e calcolo vettoriale: 2, Editore: Maggioli, Anno edizione: 2013, ISBN: 8838785910
Marco Bramanti, Carlo Domenico Pagani, Sandro Salsa, Analisi matematica 1 con elementi di geometria e algebra lineare, Editore: Zanichelli, Anno edizione: 2014, ISBN: 9788808254214
Note: Testo per la parte di algebra lineare
M. Bramanti, Esercitazioni di Analisi Matematica 2, Editore: Esculapio, Anno edizione: 2012, ISBN: 978-88-7488-482-7
Note: Eserciziario per la parte di analisi
L. Mauri, E: Schlesinger, Esercizi di algebra lineare e geometria, Seconda Edizione, Editore: Zanichelli, Anno edizione: 2020, ISBN: 9788808192523
Note: Eserciziario per la parte di algebra lineare (vi sono risolti gli esercizi del libro di testo Schlesinger Algebra lineare e geometria)
M. Boella, Analisi Matematica 1 e Algebra lineare. Esercizi. 2a ed., Editore: Pearson, Anno edizione: 2012, ISBN: 978-8871927695
Note: Eserciziario per la parte di algebra lineare
M. Boella, Analisi Matematica 2. Esercizi. (2a ed.), Editore: Pearson, Anno edizione: 2014, ISBN: 978-8871929545
Note: Eserciziario per la parte di analisi.
Robert A.Adams, Calcolo differenziale 2, Editore: Casa Editrice Ambrosiana, Anno edizione: 2014, ISBN: 978-8808-18468-9
Enrico Giusti, Analisi Matematica Volume 2, Editore: Bollati Boringhieri, Anno edizione: 2003, ISBN: 9788833957067
Giovanni Catino, Fabio Punzo, Analisi Matematica e Geometria 2. Esercizi Svolti e Quesiti Teorici, Editore: Libreria Esculapio, Anno edizione: 2025, ISBN: 9788893854870

L'insegnamento, di tipo propedeutico, è articolato in due parti. La prima (struttura atomica e molecolare, stati di aggregazione della materia, fondamenti di termochimica e di termodinamica) fornisce i concetti di base per lo studio della struttura e delle trasformazioni fisiche della materia e dei materiali. La seconda (reattività chimica, acidi e basi, processi elettrochimici) descrive le trasformazioni chimiche della materia. Obiettivo dell'insegnamento è portare lo studente a comprendere la stretta relazione tra la struttura microscopica della materia e le sue proprietà chimiche e fisiche.

Al termine del corso gli studenti avranno fatto propri contenuti e pratiche d’esercizio secondo quanto stabilito negli obiettivi formativi.
In termini di conoscenza e capacità di comprensione (Descrittore di Dublino 1), gli studenti saranno in grado di:

• riconoscere le principali tipologie di legame chimico e le interazioni che possono stabilirsi tra atomi e molecole nelle varie classi di materiali;
• collegare quindi la struttura atomistica-molecolare dei materiali con le loro principali proprietà (fisiche, meccaniche, ecc.);
• riconoscere gli equilibri chimici in fase omogenea ed eterogenea e stabilire il collegamento con le relative grandezze termodinamiche;
• acquisire dimestichezza con le nozioni alla base della reattività in soluzione acquosa e dei processi elettrochimici;
• conoscere alcune significative applicazioni della chimica nei campi delle trasformazioni della materia e dei materiali tradizionali o avanzati, della produzione dell’energia, della salvaguardia dell’ambiente.
  In merito all’ applicazione della conoscenza e della capacità di comprensione acquisite ( Descrittore di Dublino 2 ), gli studenti potranno:
• eseguire semplici calcoli stechiometrici su prodotti e reagenti in reazioni chimiche;
• prevedere la struttura di semplici composti ionici o molecolari dalla formula minima;
• calcolare le variazioni delle grandezze termodinamiche, al fine prevedere la spontaneità dei processi chimici ed il loro bilancio energetico;
• prevedere qualitativamente e quantitativamente gli equilibri di reazione, tra cui in particolare il pH di una soluzione legato a reazioni acido/base;
• prevedere la spontaneità di reazioni di ossidoriduzione nei processi elettrochimici più importanti, quali pile chimiche, elettrolisi e corrosione dei metalli;
  Attraverso le esercitazioni in aula, gli studenti acquisteranno la capacità formulare giudizi in autonomia (Descrittore di Dublino 3), e in particolare di:
• collegare il comportamento degli elementi alla loro posizione nella tavola periodica;
• determinare il bilancio energetico di processi chimici e fisici;
• prevedere le caratteristiche chimiche e fisiche generali dei materiali;
• formulare ipotesi sull’effetto di variabili fisiche quali temperatura e pressione sulle trasformazioni chimiche e fisiche;
• valutare la ragionevolezza del risultato di calcoli numerici, sulla base di stime degli ordini di grandezza coinvolti.
  Inoltre, gli studenti avranno migliorato le loro capacità comunicative (Descrittore di Dublino 4), utilizzando una corretta terminologia tecnico-scientifica per descrivere i materiali, le loro trasformazioni e gli scambi energetici, a partire dalle proprietà macroscopiche alla scala atomistico/molecolare.
  Infine, gli studenti saranno in grado di rielaborare, selezionare e riassumere in maniera autonoma (Descrittore di Dublino 5) i concetti chimici relativi alle informazi oni contenute nei testi ingegneristici di base ed avanzati, nel campo delle tecnologie meccaniche, aerospaziali ed energetiche.

Le attività didattiche sono realizzate a mezzo di lezioni frontali ed esercitazioni.
L’insegnamento consiste di due moduli, articolati negli argomenti descritti in seguito:
Modulo 1
Argomento 1: STRUTTURA ATOMICA E SISTEMA PERIODICO. Natura corpuscolare-ondulatoria della materia. Orbitali atomici. Configurazione elettronica degli atomi e tavola periodica. Proprietà periodiche degli elementi.
Argomento 2: LEGAME CHIMICO. Legame ionico. Legame covalente e geometria molecolare. Elettronegatività. Polarità delle molecole. Forze intermolecolari e legame idrogeno. Legame metallico. Principali caratteristiche dei metalli. Conduttori, semiconduttori e isolanti.
Argomento 3: STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA e PASSAGGI DI STATO. Solidi cristallini ionici, covalenti e molecolari. Stato liquido. Stato gassoso. Gas ideali e gas reali. Diagrammi di stato. Soluzioni e loro proprietà.
Argomento 4: TERMODINAMICA CHIMICA. Calore di reazione ed entalpia. Processi di combustione e bilancio termico. Entropia. Energia libera. Equilibri chimici omogenei ed eterogenei. Fattori che influenzano l’equilibrio.
Modulo 2
Argomento 5: CINETICA CHIMICA. Collisioni molecolari e velocità di reazione. Energia di attivazione. Catalisi. Controllo termodinamico-cinetico in processi di rilevante interesse (per esempio ammoniaca, acido solforico, benzine sintetiche ).
Argomento 6: EQUILIBRI IN SOLUZIONE. Reazioni acido-base, pH.
Argomento 7: ELETTROCHIMICA. Potenziali elettrochimici. Celle voltaiche. Elettrolisi. Preparazione e purificazione dei metalli. Corrosione e protezione dei metalli.
Argomento 8: CHIMICA e AMBIENTE. L’atmosfera. Sostanze inquinanti e impatto ambientale: smog fotochimico, buco nello strato dell’ozono, piogge acide, effetto serra.
ESERCITAZIONI. Massa atomica e massa molecolare. Mole e massa molare. Bilanciamento delle reazioni. Stato gassoso. Miscele gassose. Variazioni energetiche e aspetti termodinamici delle reazioni chimiche. Reazioni acido/base, calcolo del pH. Utilizzo dei potenziali elettrochimici per prevedere i processi di ossido-riduzione e per determinare la forza elettromotrice di celle elettrochimiche. Aspetti quantitativi nei processi di elettrolisi.

Prova scritta obbligatoria, con prove in itinere
Prova orale obbligatoria
L’esame consiste in una prova scritta nelle date stabilite dal calendario della Scuola, seguita da un colloquio orale che in genere parte da una discussione della prova scritta. La prova scritta è selettiva: se non viene superata con valutazione sufficiente, lo studente non è ammesso al colloquio orale e non supera l’esame.
Durante il corso sono inoltre previste due prove scritte in itinere (una nel periodo di interruzione a metà corso e l'altra a fine corso) che permettono di superare l’esame dopo un eventuale colloquio orale qualora entrambe risultino sufficienti. L’esame orale è comunque necessario per ottenere la lode, anche con due prove in itinere perfette.
Durante la seconda prova in itinere, è anche possibile sostenere la prova completa su tutto il programma con le stesse modalità descritte prima.
In caso di voto inferiore a 10/30 in due prove scritte consecutive, verrà registrato il voto "riprovato" e lo studente dovrà ripetere l'esame in un’altra sessione.
Il docente si riserva il diritto di richiedere la prova orale nei casi in cui lo riterrà opportuno.
Prova scritta
La prova scritta consente di valutare gli studenti per conoscenza e capacità di comprensione acquisite e conseguenti applicazioni. Tale prova conterrà sia domande teoriche aperte, sia esercizi numerici, analoghi a quanto svolto durante le esercitazioni, e riguarderà tutto il programma svolto in modo da verificare sia i concetti di base, sia la capacità di applicarli numericamente in semplici casi. In particolare, le domande dell'esame scritto tenderanno a verificare la comprensione della struttura dei materiali correlandola con le loro proprietà chimiche, fisiche e meccaniche, la capacità di fare calcoli stechiometrici sulle reazioni chimiche collegandole con le grandezze termodinamiche coinvolte (entalpia ed entropia di reazione) e con gli aspetti dell'equilibrio chimico e della cinetica chimica. Inoltre, verranno verificate le capacità di discutere gli aspetti essenziali dell'elettrochimica, sia nelle pile chimiche sia nei processi elettrolitici, ma anche nei processi di corrosione dei metalli.
Prova orale
Con questo esame sarà possibile valutare gli studenti per la conoscenza della fenomenologia chimica, le applicazioni tecnologiche della chimica discusse a lezione, le capacità di ragionamento critico e l'abilità di comunicare i contenuti appresi con una terminologia tecnica appropriata.
Valutazione finale
Per conseguire una valutazione positiva, gli studenti devono superare sia la prova scritta che la discussione effettuata nel colloquio orale.

R.H. Petrucci, F.G. Herring, J.D. Madura, C. Bissonnette, Petrucci - Elementi di chimica generale, Editore: PICCIN, Anno edizione: 2026, ISBN: 978-88-299-3618-2
Brown, Lemay, Bursten, Murphy, Woodward, Fondamenti di chimica, Editore: EdiSES, Anno edizione: 2024, ISBN: 9788836231720
Note: V Edizione
Atkins, Jones, Laverman, Principi di Chimica, Editore: Zanichelli, Anno edizione: 2018, ISBN: 9788808320971
Note: IV Edizione
Kotz, Treichel, Townsend, Chimica, Editore: EdiSES, Anno edizione: 2021, ISBN: 9788836230518
Note: VII Edizione
M. Schiavello, L. Palmisano, Fondamenti di Chimica, Editore: EdiSES, Anno edizione: 2022, ISBN: 9788836230716
Note: VI Edizione
Franco Nobile; Piero Mastrorilli, La Chimica di base con esercizi, Editore: CEA, Anno edizione: 2021, ISBN: 9788808620170
Paola D'Arrigo, Antonino Famulari, Cristian Gambarotti, Massimo Scotti, Chimica: Esercizi e Casi Pratici, Editore: EdiSES, Anno edizione: 2021, ISBN: 9788836230594
Note: Eserciziario

L’insegnamento di Fondamenti di Fisica Sperimentale ha lo scopo di:
(i) introdurre lo studente allo studio ed all’applicazione del metodo sperimentale, che costituisce un fondamentale strumento di indagine non solo in Fisica, ma in ogni disciplina scientifica;
(ii) insegnare i fondamenti della Meccanica e della Termodinamica, mostrando l’universalità delle leggi della Fisica e la loro applicazione nell’interpretazione dei fenomeni naturali;
(iii) insegnare allo studente come esprimere in forma quantitativa, trattabile con adeguato formalismo matematico, le evidenze sperimentali di un fenomeno fisico.

Descrittori di Dublino
Risultati di apprendimento attesi
Conoscenza
e comprensione
Lo studente conosce:

• le principali grandezze fisiche impiegate per rappresentare i fenomeni elementari negli ambiti della Meccanica e della Termodinamica, la loro definizione e le rispettive unità di misura nel Sistema Internazionale;
• i principi fisici alla base dei fenomeni menzionati e mostra di aver compreso a fondo e di sapere interpretare le leggi sperimentali che li descrivono e di discutere i limiti di tali descrizioni.
  i legami che sussistono tra le grandezze fisiche che descrivono un fenomeno naturale ed è in grado di rappresentarli mediante formalismo matematico.
  Capacità di
  applicare
  conoscenza e comprensione
  Lo studente è in grado di utilizzare le conoscenze e competenze di base sopra descritte per:
• determinare le grandezze fisiche pertinenti alla descrizione di un fenomeno fisico negli ambiti della Meccanica e della Termodinamica ponendo attenzione al loro carattere scalare o vettoriale, alle dimensioni fisiche e alle relative unità di misura;
• identificare le leggi fisiche adeguate alla descrizione quantitativa di un fenomeno, ponendo attenzione ai limiti di validità del modello utilizzato;
• determinare l’evoluzione del fenomeno fisico su scala spaziale e/o temporale risolvendo le equazioni che lo governano e analizzando criticamente i risultati ottenuti in relazione al loro significato fisico.
  Capacità di apprendimento
  Lo studente acquisisce la capacità di apprendere in maniera autonoma come risolvere problemi legati alle tematiche generali affrontate durante il corso.

Le attività didattiche sono costituite da lezioni frontali ed esercitazioni.
L’insegnamento si basa su argomenti divisi in moduli come descritto in seguito:
1 Meccanica
1.1 Cinematica e dinamica del punto: grandezze fisiche e unità di misura in meccanica, sistemi di riferimento, posizione, velocità e accelerazione, leggi della dinamica newtoniana, reazioni vincolari, attriti, moti relativi (cenni) e forze apparenti.
1.2 Lavoro ed energia: lavoro di una forza, potenza, energia cinetica, energia potenziale, forze conservative e non conservative, conservazione dell’energia meccanica.
1.3 Campo gravitazionale: forze centrali, leggi di Keplero e moto dei pianeti, interazione gravitazionale, energia potenziale gravitazionale, massa inerziale e gravitazionale.
1.4 Moti oscillatori: oscillatore armonico semplice, pendolo, conservazione dell’energia per il moto armonico, oscillazioni smorzate e forzate.
1.5 Elementi di dinamica dei sistemi di punti e dei corpi rigidi: moto di sistemi di particelle, centro di massa, quantità di moto e sua conservazione, urti elastici e anelastici, momento di una forza, momento angolare e sua conservazione.
2 Termodinamica
2.1 Temperatura, calore e lavoro: sistemi e variabili termodinamiche, trasformazioni dei gas perfetti, lavoro e calore nelle trasformazioni termodinamiche, calore specifico e calore latente.
2.2 Principi della termodinamica: energia interna e primo principio, macchine termiche e rendimento, ciclo di Carnot, secondo principio, temperatura termodinamica.

Prova scritta obbligatoria, con prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
L'esame consiste in una prova scritta, eventualmente completata, su richiesta del docente o dello studente, da una prova orale.
La prova scritta consiste nella risposta a quattro quesiti, che possono avere sia carattere numerico che teorico, volti ad accertare:

• la comprensione dei principi fisici alla base dei fenomeni naturali negli ambiti della meccanica, della termodinamica, dell’elettrostatica e della magnetostatica; la comprensione delle leggi sperimentali che li descrivono e dei limiti di tali descrizioni;
• la capacità nel determinare le grandezze fisiche pertinenti alla descrizione di un fenomeno fisico negli ambiti menzionati, nel ricavare le relazioni tra di esse e nel porre attenzione all’analisi dimensionale delle relazioni ottenute, alla natura scalare o vettoriale delle grandezze coinvolte ed ai limiti di validità del modello utilizzato;
• la capacità nel determinare l’evoluzione del fenomeno su scala spaziale e/o temporale risolvendo le equazioni che lo governano ed analizzando criticamente i risultati ottenuti in relazione al loro significato fisico;
• la capacità di ragionamento critico di fronte ad un problema di carattere fisico e la capacità di organizzarne la soluzione in modo lineare, logico ed efficace.
  Sono previste due prove in itinere scritte; l’accesso alla seconda prova in itinere è consentito indipendentemente dall’esito della prima prova. L’esito complessivo delle prove viene determinato come media dei voti conseguiti nelle due prove, pesata sul numero di crediti corrispondenti agli argomenti oggetto di valutazione in ciascuna prova. Qualora l’insieme delle due prove abbia valutazione sufficiente, lo studente ottiene l’esonero dai successivi appelli d’esame e la facoltà di registrare il voto così conseguito.
  Nel caso di rifiuto del voto conseguito nelle prove in itinere oppure del non raggiungimento di un voto complessivo sufficiente, lo studente dovrà sostenere l’esame in uno dei successivi appelli ordinari. In tal caso gli esiti, anche parziali, delle prove in itinere precedentemente sostenute non saranno in alcun modo considerati ai fini della valutazione dello studente.
  Su richiesta del docente o dello studente, l’esito dell’appello oppure l’esito complessivo delle prove in itinere può essere integrato da una prova orale secondo le modalità già indicate. L’eventuale prova orale inizia dalla discussione della prova scritta e mira all’accertamento del grado di comprensione degli argomenti previsti dal programma completo dell’insegnamento. L’esito della prova orale può essere sia migliorativo che peggiorativo rispetto all’esito della prova scritta.

Il corso presenta: i) i concetti fondamentali della programmazione, utilizzando il linguaggio C ed un linguaggio per il calcolo numerico come strumenti di esemplificazione; 2) le tecniche di programmazione più avanzate presentate utilizzando il linguaggio per il calcolo numerico prescelto; 3) la codifica dell’informazione e dei programmi, la struttura del calcolatore e le caratteristiche principali del suo sistema operativo.

Al termine del corso agli studenti avranno fatto propri contenuti e pratiche d’esercizio secondo quanto stabilito nei seguenti obiettivi formativi.
In termini di conoscenza e capacità di comprensione, gli studenti saranno in grado di:
Descrivere i meccanismi di codifica dell’informazione all’interno di un calcolatore.
Identificare ed esprimere gli elementi basilari dell’architettura di un calcolatore.
Descrivere le caratteristiche principali dei sistemi operativi moderni.
Identificare e descrivere gli elementi sintattici e semantici di un linguaggio di programmazione.
Confrontare i benefici e gli svantaggi di diversi approcci algoritmici alla soluzione di un problema dato (per esempio, uso dei meccanismi di programmazione di alto livello offerti dai linguaggi di calcolo numerico rispetto a quelli di più basso livello offerti dal linguaggio C).
In merito all’ applicazione della conoscenza e della capacità di comprensione acquisite, gli studenti potranno:
Progettare le strutture dati nella memoria del calcolatore allo scopo di rappresentare efficacemente i dati di uno specifico problema.
Progettare semplici algoritmi a partire dalla specifica di un problema.
Classificare algoritmi noti e applicarli per la soluzione di nuovi problemi.
Implementare algoritmi nel linguaggio C e nel linguaggio di calcolo numerico selezionato.
Attraverso le attività didattiche laboratoriali gli studenti inoltre acquisiranno la capacità di formulare giudizi in autonomia, ovvero di implementare e verificare la correttezza di algoritmi nel linguaggio C e nel linguaggio di calcolo numerico selezionato.
Infine, gli studenti avranno migliorato le loro capacità comunicative, ovvero saranno in grado di creare schemi a blocchi e pseudo-codice per descrivere un algoritmo.

L’insegnamento è articolato in lezioni frontali, esercitazioni e didattica laboratoriale. Tre ore di laboratorio vengono utilizzate per fornire agli studenti indicazioni di carattere pratico utili a metterli in grado di lavorare in modo autonomo con gli ambienti di programmazione selezionati per il linguaggio C e per il linguaggio di calcolo numerico. Le rimanenti dodici ore sono a supporto dello studio autonomo di ciascuno studente. Durante il laboratorio, la classe viene divisa in squadre che svolgono lo stesso lavoro, nella stessa aula o in aule diverse a seconda delle possibilità logistiche offerte dall’Ateneo. Ciascuno studente sviluppa i propri elaborati in modo autonomo sperimentando e verificando, in modo guidato, la propria conoscenza dei linguaggi, metodi e strumenti introdotti nel corso.
L’insegnamento si basa su argomenti divisi in moduli come descritto in seguito:
Modulo 1 Concetti introduttivi dell'informatica
Argomento 1.1 Panoramica storica e contenuti dell'informatica.
Argomento 1.2 Calcolatore digitale programmabile: Struttura di un calcolatore (unità funzionali e loro uso) e classificazione dei calcolatori.
Argomento 1.3 Natura e rappresentazione delle informazioni (numerica, alfanumerica, di immagini, multimediale).
Modulo 2 Concetti fondamentali della programmazione
Argomento 2.1 Risoluzione automatica di problemi: algoritmi, linguaggi di rappresentazione, catena di programmazione.
Argomento 2.2 Introduzione agli algoritmi: rappresentazione del flusso di controllo.
Argomento 2.3 Introduzione alla progettazione per raffinamenti successivi.
Modulo 3 Fondamenti di programmazione in linguaggio C
Argomento 3.1 Struttura di un programma C.
Argomento 3.2 Astrazione di dato mediante i tipi di dato (numerici, caratteri e stringhe, vettori, strutture).
Argomento 3.3 Meccanismi strutturati per il controllo della sequenza di esecuzione.
Argomento 3.4 Le librerie standard del linguaggio C e le funzioni di ingresso e uscita.
Argomento 3.5 Sviluppo di algoritmi classici quali ricerca di un elemento in un array, riempimento di strutture dati senza lasciare buchi, ordinamento.
Argomento 3.6 Sviluppo di programmi a partire dalla combinazione di algoritmi classici.
Modulo 4 Tecniche di programmazione in un linguaggio per il calcolo numerico
Argomento 4.1 Meccanismi di base del linguaggio per il calcolo numerico e confronto con il linguaggio C
Argomento 4.2 Il concetto di sottoprogramma: funzioni e procedure come astrazioni, passaggio dei parametri, effetto di un sottoprogramma.
Argomento 4.3 Gestione delle matrici.
Argomento 4.4 Gestione dei file.
Argomento 4.5 Tecniche di visualizzazione grafica.
Modulo 5 Composizione e organizzazione dei sistemi informatici
Argomento 5.1 Introduzione alle funzioni del sistema operativo.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
Gli studenti sosterranno l’esame scritto obbligatorio, articolato su tutti gli argomenti dell’insegnamento. Il docente si riserva la facoltà di convocare gli studenti per un esame orale.
Esame scritto
Con l’esame scritto sarà possibile valutare gli studenti per i seguenti aspetti:
Conoscenza e capacità di progettare le strutture dati nella memoria del calcolatore allo scopo di rappresentare efficacemente i dati di uno specifico problema, di progettare semplici algoritmi a partire dalla specifica di un problema, di classificare algoritmi noti e applicarli per la soluzione di nuovi problemi e di implementare algoritmi nel linguaggio C e nel linguaggio di calcolo numerico selezionato. Tali capacità verranno verificate tramite lo sviluppo di programmi a partire da una descrizione di problemi pratici nei linguaggi di programmazione trattati nel corso.
Conoscenza e capacità di comprensione dei meccanismi di codifica dell’informazione all’interno di un calcolatore, gli elementi basilari dell’architettura di un calcolatore, gli elementi sintattici e semantici di un linguaggio di programmazione, le caratteristiche principali di un sistema operativo, e i benefici e gli svantaggi di diversi approcci algoritmici alla soluzione di un problema dato. Tali capacità verranno verificate tramite la risoluzione di brevi esercizi numerici e la risposta a domande aperte relative agli argomenti teorici dell’insegnamento.
Esame orale
Con l’eventuale esame orale a scelta del docente sarà possibile valutare gli studenti per la loro conoscenza e capacità di comprensione dei meccanismi di codifica dell’informazione all’interno di un calcolatore, gli elementi basilari dell’architettura di un calcolatore, gli elementi sintattici e semantici di un linguaggio di programmazione, le caratteristiche principali di un sistema operativo, e i benefici e gli svantaggi di diversi approcci algoritmici alla soluzione di un problema dato.
Valutazione finale
L’esame scritto assegna fino a un massimo di 32 punti. Il voto si ottiene sommando i punteggi ottenuti nei singoli esercizi e domande. Per superare l’insegnamento, gli studenti devono ottenere nell’esame scritto un punteggio maggiore o uguale a 18 punti e devono dimostrare di essere competenti sia nella programmazione in C che in quella nel linguaggio di calcolo numerico selezionato. La lode viene assegnata quando gli studenti ottengono un punteggio totale maggiore o uguale a 31 punti. Qualora il docente richieda di sostenere l’esame orale, il voto finale terrà conto anche dell’andamento del colloquio orale.

Materiale su sistemi informatici e i principi di programmazione in C per il corso di Informatica B, Editore: Mc Graw Hill, Anno edizione: 2025, ISBN: 9798219069444
Note: Questo testo contiene i capitoli del libro Informatica Arte e Mestiere che sono rilevanti per il corso di Informatica B. Se siete in possesso di Informatica Arte e Mestiere, non dovete acquistare anche questo.
Dino Mandrioli, Alessandro Barenghi, Stefano Ceri, Paolo Cremonesi, Gianpaolo Cugola, Licia Sbattella, Informatica. arte e mestiere 5/ED, Editore: McGraw-Hill Libri Italia, Anno edizione: 2025, ISBN: 9788838613067
Note: Da non acquistare se avete acquistato il primo testo o se siete in possesso di un'edizione precedente di questo testo.
Campi A, Di Nitto E, Loiacono D, Morzenti A, Spoletini P., Introduzione alla programmazione in Matlab., Editore: Esculapio, Progetto Leonardo, Anno edizione: 2011, ISBN: 978-8874884629

L’insegnamento ha l’obiettivo di di avvicinare gli studenti alle problematiche dei materiali di uso ingegneristico (materiali metallici, ceramici e polimerici).
Grande attenzione sarà dedicata ai materiali metallici, con riferimento alle loro proprietà, caratteristiche strutturali e comportamento in esercizio (fisica dei metalli, diagrammi di stato, resistenza meccanica, trattamenti termici, microstrutture). Nello specifico verranno esaminati in modo approfondito gli acciai (comuni e speciali) e le leghe non ferrose di maggior utilizzo ingegneristico (leghe dell’alluminio).
Un ulteriore e fondamentale obiettivo del corso è quello di presentare agli studenti le altre famiglie di materiali (materiali ceramici: ceramici tradizionali ed avanzati, vetri, vetro-ceramici; materiali polimerici: polimeri termoplastici e polimeri termoindurenti, elastomeri; materiali compositi) sempre in relazione alle principali applicazioni nel settore dell’ingegneria industriale.
Scopo ultimo dell'insegnamento è correlare le caratteristiche e le proprietà dei materiali con la loro composizione chimica e la loro struttura al fine di definirne i possibili campi d'impiego.

Al termine del corso agli studenti avranno fatto propri i contenuti e le pratiche d’esercizio secondo quanto stabilito negli obiettivi formativi di seguito indicati.
In termini di conoscenza e capacità di comprensione, gli studenti saranno in grado di:
definire la struttura della materia ed indicare i principi della fisica dei metalli (reticoli cristallini, difetti, diffusione, meccanismi di rafforzamento, ecc.);
interpretare i diagrammi di stato binari con particolare riferimento al diagramma Fe-C;
comprendere le proprietà meccaniche dei materiali metallici e loro modalità di determinazione (trazione, durezza, resilienza);
descrivere i trattamenti termici degli acciai;
categorizzare le caratteristiche chimiche, microstrutturali e meccaniche degli acciai e ghise, indicando le relative proprietà/applicazioni;
categorizzare le caratteristiche chimiche, microstrutturali e meccaniche dell'alluminio e delle sue leghe, indicando le relative proprietà/applicazioni;
categorizzare le caratteristiche chimiche, microstrutturali e meccaniche dei materiali polimerici e compositi, indicando le relative proprietà/applicazioni;
categorizzare le caratteristiche chimiche, microstrutturali e meccaniche dei materiali ceramici e dei vetri e relative proprietà/applicazioni.
In merito all’ applicazione delle conoscenze e della capacità di comprensione acquisite, gli studenti saranno in grado di classificare i materiali metallici e non metallici in base alle loro proprietà e caratteristiche; inoltre essi sapranno desumere da tali proprietà e caratteristiche le condizioni ottimali di scelta in base all’applicazione finale.
Attraverso le lezioni, le esercitazioni e la didattica laboratoriale gli studenti inoltre acquisiranno la capacità di formulare giudizi in autonomia e di analizzare problemi di base dell’ingegneria, legati alla scelta dei materiali da impiegare nelle specifiche e differenziate applicazioni industriali.
Inoltre gli studenti saranno in grado in maniera autonoma di riconoscere gli acciai, le leghe non metalliche, le principali tipologie di materiali polimerici e ceramici, associando a ciascuna specifiche proprietà (fisiche, meccaniche, tecnologiche, ecc.) anche in relazione alle loro caratteristiche microstrutturali.
A valle di questo insegnamento, infine, gli studenti avranno accresciuto le loro capacità comunicative nell’ambito dei materiali, ovvero saranno in grado di riorganizzare i concetti appresi, potendo approfondire in autonomia nuove tematiche in questo specifico ambito.

Le attività didattiche sono realizzate a mezzo di lezioni frontali, esercitazioni ed attività di laboratorio.
L’insegnamento si basa su argomenti divisi in moduli come descritto in seguito:
Modulo 1: Leghe metalliche ed applicazioni dei diagrammi di stato: Introduzione ai metalli ed alle leghe metalliche. I reticoli cristallini e i difetti reticolari. Fasi e costituenti strutturali in condizioni d’equilibrio.
Modulo 2: I diagrammi di stato applicati ai casi reali delle leghe metalliche, con specifico riferimento al diagramma di stato Fe-C. La regola della leva e le relative calcolazioni numeriche.
Modulo 3: Prove meccaniche e resistenza dei materiali: La prova di trazione: aspetti macroscopici e microscopici (Rs, Rp0,2, Rm, A%, Z%; campo elastico e campo plastico, fenomeni di incrudimento); le prove di durezza e la prova di resilienza; il fenomeno della transizione e la fragilità. La resistenza a fatica e la prova di fatica (aspetti microstrutturali); il limite di fatica. Cenni sugli altri meccanismi di degrado.
Modulo 4: Trattamenti termici e microstrutture: I punti critici. Effetto degli elementi di lega negli acciai. Le curve di trasformazione isoterma ed anisoterma dell’austenite. Descrizione e comportamento delle tipiche microstrutture ottenibili. I principali trattamenti termici massivi degli acciai (Ricottura, Normalizzazione, Tempra, Ricottura di lavorabilità, Rinvenimento). I trattamenti di cementazione e nitrurazione.
Modulo 5: Metallurgia e comportamento meccanico degli acciai: Classificazione degli acciai comuni, speciali e per applicazioni particolari. Caratteristiche meccaniche, metallurgiche e tipologie di impiego degli acciai comuni (acciai al C, al C-Mn e microlegati) e degli acciai speciali (acciai da bonifica, autotempranti, per molle, da cementazione, da nitrurazione). Cenni sulle ghise e sugli acciai inossidabili e sui loro impieghi.
Modulo 6: Metallurgia e comportamento meccanico delle leghe dell’alluminio: Classificazione delle principali leghe dell’alluminio. Caratteristiche meccaniche, metallurgiche e tipologie di impiego. Leghe dell'alluminio da deformazione plastica, da trattamento termico, da fonderia.
Modulo 7: Ceramici e vetri: Struttura dei materiali ceramici e dei vetri: proprietà chimiche, fisiche e meccaniche, processi di fabbricazione, di rinforzo e trattamenti termici. Tipologie di ceramici in base agli impieghi. Applicazioni dei vetri: tipologie di vetri e classificazione in base al contenuto di silice.
Modulo 8: Materiali polimerici e compositi: Cenni alla chimica dei polimeri. Struttura dei polimeri, catene lineari e catene ramificate, cristallinità e reticolazione; proprietà meccaniche e termomeccaniche. Sintesi dei polimeri, classificazione e proprietà dei polimeri industriali (materie plastiche, elastomeri). Materiali compositi: proprietà e regola delle miscele, impieghi ed applicazioni.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
La valutazione finale mira a verificare per ogni studente il conseguimento dei risultati di apprendimento attesi.
Nello specifico la valutazione finale consta di due parti obbligatorie da svolgersi per iscritto (parte A, con peso pari al 25%, e parte B, con peso pari al 75%), più un’eventuale parte facoltativa da svolgersi oralmente (come meglio specificato oltre). Non sono previste prove in itinere.
La parte A consta di una serie di domande a risposta multipla (tipicamente 16 domande). Il punteggio massimo ottenibile è pari a 32 (+2 per ogni risposta esatta, -1 per ogni risposta sbagliata, 0 per ogni risposta non data). Il punteggio minimo necessario per superare la parte A e poter accedere alla parte B è 16. La durata della parte A è di 16 minuti.
Questa prima prova ha l'obiettivo di valutare la conoscenza di base della materia e riguarderà tutti gli argomenti trattati a lezione/esercitazione durante lo svolgimento dell'insegnamento.
La parte B consta di una serie di esercizi/domande a risposta aperta (tipicamente da 4 a 8). Il punteggio massimo ottenibile è pari a 30. Il punteggio minimo necessario per superare la parte B è 18. La durata della parte B è variabile in relazione al numero e alla difficoltà delle domande proposte ed oscilla tra 1 ora ed 1 ora e 30 minuti.
Questa seconda prova ha l'obiettivo di valutare le capacità degli studenti di applicare i concetti relativi ai diagrammi di stato, ai trattamenti termici ed alle prove meccaniche e di valutare la conoscenza specifica di alcuni argomenti trattati durante l'insegnamento (acciai comuni e speciali, leghe non ferrose, materiali polimerici, materiali ceramici).
A discrezione del docente (se cioè non risultasse evidente l’effettiva preparazione dello studente oppure se si evidenziassero specifiche lacune), oppure qualora ne faccia esplicita richiesta lo studente (se cioè lo studente ritenesse la sua preparazione migliore di quanto il voto proposto in fase di valutazione finale non rappresenti), è prevista anche una parte della valutazione finale da svolgersi oralmente con domande aperte sugli argomenti del programma.

Nicodemi W., Metallurgia - Principi generali (vol. 1), Editore: Zanichelli, Anno edizione: 2007
Nicodemi W., Metallurgia - Acciai e leghe non ferrose (vol. 2), Editore: Zanichelli, Anno edizione: 2008
BONIARDI M.V., CASAROLI A., Metallurgia degli acciai - parte prima, Editore: LUCEFIN, Anno edizione: 2017, ISBN: 978-88-909837-1-9 http://www.fa-fe.com/files/libriearticolie.html
BONIARDI M.V., CASAROLI A., Metallurgia degli acciai - parte seconda, Editore: LUCEFIN, Anno edizione: 2022, ISBN: 978-88-909837-2-6 http://www.fa-fe.com/files/libriearticolie.html
BONIARDI M.V., CASAROLI A., Gli acciai inossidabili, Editore: LUCEFIN, Anno edizione: 2014, ISBN: 978-88-909837-0-2 http://www.fa-fe.com/files/libriearticolie.html
BARELLA S., GRUTTADAURIA A., Metallurgia e materiali non metallici, Editore: ESCULAPIO, Anno edizione: 2016
Callister W.D., Rethwisch D.G., Scienza e Ingegneria dei Materiali, un'introduzione, Editore: Edises, Anno edizione: 2012
Note: La versione originale di questo testo è in lingua inglese
Askeland D.R., Fulay P.P., Wright W.J., Scienza e tecnologia dei materiali, Editore: Città Studi Edizioni, Anno edizione: 2017
Note: La versione originale di questo testo è in lingua inglese

L’obiettivo del Corso è di fornire gli elementi di base dei linguaggi di comunicazione tecnica nel settore industriale per permettere allo studente di leggere, interpretare compiutamente e correttamente un documento tecnico in formato digitale o cartaceo, con rappresentazione tridimensionale o bidimensionale, e produrlo con tecniche che vanno dal disegno a mano libera alla modellazione geometrica 3D. A tal fine il corso prevede l’esecuzione manuale di tavole tecniche durante le esercitazioni e la realizzazione di prototipi virtuali con programmi commerciali nel laboratorio informatico. Nel corso delle lezioni vengono inoltre trattati gli aspetti di base della funzionalità e della morfologia degli elementi delle macchine.

Le lezioni e le esercitazioni in laboratorio consentiranno allo studente di:

• conoscere e comprendere
  i documenti fondamentali per la rappresentazione tecnica di un prodotto e le normative che li regolano;
  le norme ed i principi per la rappresentazione di particolari e assiemi di macchine industriali in proiezioni ortografiche e le relative indicazioni dimensionali;
  le tipologie di imprecisioni di lavorazione e principi per la indicazione a disegno di prescrizioni dimensionali, geometriche e superficiali;
  le funzioni e le modalità di rappresentazione standardizzata di organi delle macchine;
  le procedure di modellazione di un sistema CAD (Computer-Aided Design) e le principali feature di modellazione;
  applicare conoscenza e comprensione
  all'interpretazione geometrica di un particolare meccanico rappresentato in proiezioni ortografiche;
  alla lettura delle quote di un particolare meccanico ed al calcolo delle dimensioni non esplicitamente indicate;
  alla rappresentazione a mano libera di un particolare meccanico mediante viste e tagli in proiezioni ortografiche;
  alla indicazione a disegno delle dimensioni e della posizione di elementi geometrici;
  alla interpretazione di tolleranze dimensionali ed al calcolo di accoppiamenti albero-mozzo;
  alla interpretazione di indicazioni di finitura superficiale;
  alla interpretazione di sotto-assiemi di limitata complessità mediante riconoscimento degli organi di macchine fondamentali e dei dettagli costruttivi ad essi correlati;
  alla rappresentazione di elementi delle macchine con particolare riferimento ai collegamenti;
  alla modellazione solida di un particolare meccanico ed alla seguente produzione di un disegno tecnico di dettaglio comprensiva di quotatura.

1. Concetti introduttivi
La documentazione di prodotto. La rappresentazione grafica: principi, tipi, rapporti con il processo di progettazione. I fondamenti della modellazione geometrica per volumi e superfici. La normazione.
2. Metodi di rappresentazione grafica
Proiezioni ortografiche. Tagli e sezioni. Rappresentazione di elementi particolari.
Quotatura (elementi grafici, indicazioni alfanumeriche, sistemi di quotatura). Quotatura funzionale. Quotatura tecnologica.
3. Imprecisioni di lavorazione
Principi generali e classificazione. Imprecisioni superficiali: definizioni, correlazioni funzionali e tecnologiche, indicazione sui disegni.
Imprecisioni dimensionali: sistema ISO di tolleranze per parti singole ed assiemi, indicazioni sui disegni, correlazioni funzionali e tecnologiche.
Imprecisioni geometriche: definizioni, tipologie, condizione di massimo materiale, indicazioni sui disegni.
4: Aspetti funzionali e costruttivi degli organi di macchine
Classificazione dei collegamenti. Filettature: definizioni, tipologie, rappresentazione ed indicazione simbolica sui disegni. Organi filettati. Chiodature, saldature, incollaggi (cenni).
Collegamenti per la trasmissione (assi, alberi, mozzi, cuscinetti) e per la trasformazione del moto (rotismi, cinghie e catene, meccanismi).
Lettura ed esecuzione di semplici disegni d’assieme: layout, distinta delle parti, viste, sezioni, esplosi, quotatura. Regole per il corretto collegamento delle parti.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
Organizzazione del corso
Il corso è articolato in lezioni, esercitazioni di disegno manuale e laboratorio informatico. Le lezioni trattano tutti gli argomenti del corso. Le esercitazioni affrontano gli aspetti essenziali della lettura, comprensione ed esecuzione manuale di un disegno tecnico; le esercitazioni prevedono inoltre la lettura e la realizzazione di semplici assiemi. Nel laboratorio si forniscono le conoscenze e le competenze per l’utilizzo di strumenti per la modellazione geometrica tridimensionale e la produzione dei disegni tecnici dal modello CAD.
Modalità di verifica
La verifica avviene attraverso un esame articolato in una prova CAD di modellazione e di messa in tavola, e include la lettura e la redazione manuale della documentazione tecnica.
Gli appelli d’esame si svolgono nelle date stabilite dal calendario della Scuola.
Nello specifico, la prova d'esame mira a verificare la conoscenza di

• norme e principi di rappresentazione tecnica;
• tipologie di imprecisioni di lavorazione;
• funzione degli elementi delle macchine;
• degli ambienti di modellazione e messa in tavola di un sistema CAD;
• delle principali feature di modellazione;
  e la capacità di applicare tale conoscenza per:
• leggere ed interpretare un disegno tecnico di un particolare meccanico comprensivo di quote ed indicazioni di tolleranze e rugosità;
• eseguire il disegno a mano libera di viste e tagli ulteriori a partire da un'assegnata rappresentazione di un particolare in proiezioni ortografiche;
• determinare se un accoppiamento albero mozzo presenti gioco o interferenza e di calcolarne l'entità;
• rappresentare collegamenti tra organi di macchine;
• riconoscere elementi delle macchine all'interno di piccoli assiemi e descriverne il montaggio e la funzione;
• realizzare un modello geometrico tridimensionale mediante un sistema CAD;
• realizzare il disegno tecnico di dettaglio di un particolare meccanico a partire dal modello CAD comprensivo di quote.
  La prova d'esame viene svolta secondo le modalità di verifica sopra descritte e richiede la consegna di un elaborato sia informatico sia cartaceo.
  Il docente si riserva di richiedere un colloquio allo studente per eventuali chiarimenti in merito a quanto consegnato.

E. Chirone, S. Tornincasa, Disegno Tecnico Industriale - Volume 1, Editore: Il capitello
E. Chirone, S. Tornincasa, Disegno Tecnico Industriale - Volume 2, Editore: Il capitello
Gary Robert Bertoline, Nathan W. Hartman and William A. Ross, Fundamentals of Solid Modeling and Graphic Communication

L’insegnamento ha l’obiettivo di fornire i metodi e gli strumenti necessari ad affrontare, formalizzare e risolvere i più importanti problemi ingegneristici relativi alla progettazione strutturale delle macchine, ovvero una classe fondamentale di sistemi nell'ambito dell'ingegneria meccanica.
Più in particolare gli obiettivi dell’insegnamento includono:
l’introduzione dei concetti fondamentali per la schematizzazione di elementi di macchine (assi, alberi, ingranaggi, cuscinetti, telai, giunti, molle, ecc.) ai fini dello studio dell’equilibrio e del calcolo delle reazioni vincolari, delle azioni interne, degli sforzi e delle deformazioni, in base al legame elastico lineare, nonché della deformabilità delle strutture;
fornire strumenti e metodi per costruire un modello matematico strutturale di sistemi isostatici e semplici sistemi iperstatici;
fornire strumenti per la valutazione dello stato di sforzo e deformazione all’interno di una struttura con approfondimento del legame elastico lineare;
fornire gli strumenti fondamentali di verifica per stati di sforzo statici;
fornire gli strumenti fondamentali di verifica per stati di sforzo a fatica monoassiali e multiassiali.

Al termine del corso agli studenti avranno fatto propri contenuti e pratiche d’esercizio secondo quanto stabilito negli obiettivi formativi.
In termini di conoscenza e capacità di comprensione, gli studenti saranno in grado di:
esaminare il comportamento cinematico di una struttura vincolata;
descrivere in termini matematici la distribuzione di carichi e sollecitazioni all’interno di una struttura sia nel piano che nello spazio;
identificare e descrivere lo stato di sforzo all’interno di una struttura anche in presenza di intagli
discutere le condizioni limite di un materiale metallico;
identificare le deformazioni di strutture semplici soggette a carichi concentrati e distribuiti;
applicare le modalità di verifica statica di un elemento di macchina
descrivere le modalità di cedimento a fatica e le modalità di verifica strutturale a fatica;
mostrare gli aspetti strutturali dei più comuni elementi di macchina;
interpretare i principi fondamentali di progettazione e/o verifica strutturale di componenti e sistemi meccanici semplici
In merito all’ applicazione della conoscenza e della capacità di comprensione acquisite, gli studenti potranno:
esaminare il comportamento cinematico di semplici sistemi meccanici nel piano;
calcolare la distribuzione di sollecitazioni all’interno di una struttura (reazioni vincolari, azioni interne) isostatica;
calcolare sforzi e deformazioni all’interno di una struttura;
mostrare lo stato di sforzo all’interno di una struttura attraverso il calcolo degli sforzi principali
risolvere il problema delle deformazioni e delle sollecitazioni in strutture semplici, anche nel caso di condizioni iperstatiche;
applicare le principali proprietà meccaniche di un materiale metallico al fine delle verifiche di resistenza;
esaminare il comportamento statico e a fatica di strutture con presenza di intagli;
dimostrare la resistenza statica di una struttura;
esaminare situazioni di sollecitazione a fatica dimostrare la resistenza a fatica di una struttura;
risolvere le procedure di progettazione e/o verifica strutturale di componenti e sistemi meccanici semplici utilizzando un approccio rigoroso.
La partecipazione attiva degli studenti all’attività didattica proposta viene incentivata mediante l’utilizzo di una modalità didattica interattiva, fondata sulla combinazione di lezioni frontali ed attività pratiche in gruppo. In particolare, tali esercitazioni mirano al coinvolgimento diretto dello studente ed all’analisi in prima persona di problematiche afferenti al mondo reale. La discussione critica in team consente in primis l’acquisizione ed il successivo potenziamento delle competenze di problem solving e di autonomia di giudizio. Verranno affrontate durante l’attività pratica, sotto la guida del docente, le seguenti fasi:
definizione del problema e confronto attivo in micro e macro-gruppi;
generazione di alternative: gli studenti, tipicamente esposti a lezioni frontali ed a problemi chiusi, sono invitati a sviluppare soluzioni creative alla domanda in essere;
valutazione delle alternative: si stimola la capacità di selezione, separazione, riordino delle scelte progettuali emerse;
implementazione pratica di soluzioni teoriche ed eventuale presentazione dei risultati ottenuti.
Infine, gli studenti avranno migliorato le loro capacità comunicative, ovvero saranno in grado di formulare in modo corretto problemi di progettazione e/o verifica strutturale, attraverso l’uso di un appropriato linguaggio tecnico combinato alla padronanza delle metodologie necessarie alla loro soluzione. L’utilizzo della terminologia specifica viene potenziato sia in fase di apprendimento durante le esercitazioni che in fase valutativa nello svolgimento della prova scritta e/o l’eventuale esposizione relativa all’attività laboratoriale.
Al fine di identificare le capacità di apprendimento necessarie al conferimento delle competenze trasversali relative al corso di Costruzione di Macchine 1, si articolano i seguenti aspetti chiave:
conoscenze base da acquisire al termine del corso relative agli aspetti tecnici riportati al paragrafo “obiettivi dell’insegnamento”; abilità legate allo svolgimento individuale di esercizi numerici ed allo svolgimento in micro e macro-gruppi di attività laboratoriali;
atteggiamenti correlati alla gestione interpersonale ed alle dinamiche di gruppo nell’affrontare criticamente le problematiche proposte.

Le attività didattiche sono realizzate a mezzo di lezioni frontali e di esercitazioni applicative, connesse agli argomenti delle lezioni. Le esercitazioni sono volte a consolidare le conoscenze ed i metodi appresi a lezione e sono, soprattutto nella parte finale del corso, costituite anche da esempi utili per lo svolgimento della prova scritta. Le nozioni saranno integrate attraverso esercizi applicativi, basati sulla schematizzazione di elementi di macchine. È anche previsto un laboratorio sperimentale con lo scopo di consolidare alcune importanti nozioni.
L’insegnamento si basa su argomenti divisi in moduli come descritto in seguito:
Modulo 1 – Fondamenti di Costruzione di Macchine
Argomento 1.1. Descrizione funzionale dei più comuni elementi di macchine: Descrizione dei più comuni elementi di macchine e sistemi meccanici (ruote, pulegge, assi, alberi, ingranaggi, cuscinetti, telai, molle), con riferimento alle funzioni da loro sostenute ed alle aspettative di esercizio.
Argomento 1.2. Analisi cinematica: richiami di calcolo vettoriale, gradi di libertà e di vincolo, classificazione dei sistemi (ipostatici, isostatici, iperstatici); schematizzazione delle situazioni reali con particolare riferimento ad assi, alberi e cuscinetti; cinematica delle strutture, valutazione della labilità.
Argomento 1.3. Statica: Forze e sistemi di forze, momenti, reazioni vincolari, condizioni di equilibrio (aspetti concettuali ed applicativi con riferimento agli elementi delle macchine); applicazioni relative ad alberi, assi, supporti.
Argomento 1.4. Azioni interne: Diagrammi delle azioni interne (azione assiale, taglio, flessione, torsione) in strutture isostatiche a geometria piana, con carichi applicati anche fuori piano.
Argomento 1.5. Sforzi e deformazioni, legame elastico lineare: Geometria delle aree; i casi di De Saint Venant: azione assiale, flessione retta e deviata, taglio, torsione in componenti a sezione circolare.
Argomento 1.6. Calcoli di deformabilità degli elementi di macchine: Metodo della linea elastica, con introduzione al calcolo delle reazioni iperstatiche; applicazione a elementi di macchine e strutture.
Argomento 1.7. Analisi dello stato di sforzo piano: Definizione delle sollecitazioni principali. Cerchi di Mohr. Determinazione delle sollecitazioni principali a partire da stati di sforzo generici piani e viceversa. Determinazione dello stato di sforzo in sezioni di elementi di macchine caricati anche fuori dal proprio piano.
Modulo 2 – Costruzione di Macchine
Argomento 2.1. Sollecitazioni limite: curve sforzo-deformazione per materiali duttili e fragili e determinazione delle condizioni limite di resistenza a trazione. Definizione della sollecitazione ammissibile e del coefficiente di sicurezza.
Argomento 2.2. Effetto di intaglio: definizione del coefficiente di sovrasollecitazione teorico, Kt, e di quello sperimentale, Ks, per materiali fragili e duttili e del coefficiente di intaglio a fatica, Kf.
Argomento 2.3. Verifica di resistenza statica: verifica di resistenza per stati di sforzo semplici e multiassiali. I principali criteri di resistenza statica per materiali duttili e fragili.
Argomento 2.4. Verifica di resistenza a fatica: aspetti fenomenologici, aspetti storico-sociali rilevanti. Comportamento del materiale sottoposto a sollecitazioni cicliche, diagramma di Whöler e definizione del limite di fatica. Effetto dello sforzo medio a fatica: il diagramma di Haigh. Criteri di resistenza a fatica multiassiale: Gough Pollard.
Argomento 2.5. Applicazioni: esempi di progetto e verifica di elementi di macchine.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
Gli studenti sosterranno un esame scritto, con possibilità di successiva prova orale facoltativa a discrezione dello studente.
[ Esame scritto]
Con questo esame sarà possibile valutare gli studenti secondo le capacità di applicare conoscenze dei metodi di analisi strutturale ad elementi rappresentativi con diversi livelli di complessità. Al termine della prova verrà proposta una votazione temporanea, che potrà essere accettata, rifiutata o modificata mediante prova orale facoltativa.
La prova scritta è formata da due sezioni. Nella prima sezione vi sono esercizi da risolvere, sia graficamente che numericamente, riguardanti la cinematica delle strutture, l’analisi delle azioni interne e dello stato di sforzo e calcoli di deformabilità. Nella seconda sezione vengono presentati esercizi riguardanti la verifica strutturale di una struttura completa e domande più specifiche a risposta aperta sia su argomenti di teoria che legati ad aspetti più di dettaglio della verifica strutturale.
[Prova orale facoltativa]
Con questo esame sarà possibile valutare gli studenti per verificare le conoscenze alla base dello studio della verifica strutturale di componenti di macchine, valutando sia la comprensione dei fenomeni fisici sia la loro implementazione matematica (dimostrazione). Nell’ambito della prova orale si verifica anche la capacità di trasmettere i risultati dell’analisi svolta sia in termini matematici sia con rappresentazioni grafiche.
L'accesso alla prova orale è facoltativo ed è condizionato al superamento positivo della prova scritta. La prova orale può essere sostenuta solo nella sessione in cui è stata superata la prova scritta. La prova orale consiste nel rispondere a domande, in forma aperta, che vertono su tutti gli argomenti trattati nel corso (sia durante le lezioni, quindi di carattere teorico, che durante le esercitazioni), corredando la forma discorsiva con equazioni e grafici, in un’esposizione sintetica e completa. In funzione di specifiche esigenze organizzative potrà essere richiesto di svolgere la prova orale rispondendo alle domande componendo un elaborato scritto, oggetto di discussone con il docente.
Valutazione finale
Per superare l’insegnamento, gli studenti devono in maniera soddisfacente passare l’esame scritto, ovvero con un punteggio da 18/30 a 30/30. La prova orale (facoltativa e condizionata al superamento positivo della prova scritta) potrà modificare il punteggio ottenuto durante la prova scritta solo in forma limitata e in un intervallo di +-3 punti. Sarà possibile ottenere la lode solamente tramite prova orale. Sarà possibile risultare non idonei al superamento dell’esame a seguito della prova orale, tenuto conto dei limiti dell’intervallo di punteggio ad essa associato.

AA. VV., Costruzione di Macchine, Editore: McGraw Hill
L. Jurina, Appunti di Analisi Cinematica, Editore: CUSL
J.E. Shigley, R.G. Budynas, J.K. Nisbett, Progetto e costruzione di macchine, Editore: McGraw Hill

L'insegnamento ha una impostazione fondamentalmente formativa con l’obiettivo di fornire agli studenti una metodologia di indagine fisico-matematica e una capacità di analisi critica circa i modelli adottati e i risultati che ne possono essere ottenuti. Vengono impartite conoscenze di base nell’ambito della Termodinamica e della Trasmissione del calore e vengono descritti esempi applicativi propedeutici agli insegnamenti successivi, tipicamente rivolti allo studio delle macchine e dell'impiantistica.

Al termine del corso agli studenti avranno fatto propri contenuti e pratiche d’esercizio secondo quanto stabilito negli obiettivi formativi.
In termini di conoscenza e capacità di comprensione, gli studenti saranno in grado di:
sintetizzare ed interpretare i principi della Termodinamica nelle varie formulazioni, oltre a descrivere in dettaglio i nessi logici e matematici tra le grandezze che vi compaiono;
identificare con precisione le limitazioni cui sono soggetti tutti i processi reali e di comprendere le principali implicazioni ingegneristiche dei principi della Termodinamica;
descrivere sia qualitativamente sia in forma matematica il principio di funzionamento dei principali componenti delle macchine motrici e operatrici;
descrivere sia qualitativamente sia in forma matematica gli aspetti di base della Trasmissione del calore.
In merito all’ applicazione della conoscenza e della capacità di comprensione acquisite, gli studenti saranno in grado di applicare le conoscenze di base sopra descritte per:
applicare e risolvere bilanci di massa, energia ed entropia;
calcolare le proprietà delle sostanze pure e di miscele mediante modelli di diversa complessità;
esaminare impianti e processi termodinamici di media complessità;
risolvere semplici dimensionamenti di apparati per lo scambio termico.
Attraverso gli esercizi proposti gli studenti inoltre acquisiranno la capacità di formulare giudizi in autonomia, ovvero:
analizzare processi reali alla luce delle competenze modellistiche acquisite, anche facendo connessioni tra le stesse;
selezionare e giustificare le assunzioni ritenute più idonee alla risoluzione del problema;
analizzare criticamente i risultati ottenuti.
Inoltre, gli studenti acquisiranno capacità e competenze propedeutiche a studi successivi nel settore.

Le attività didattiche sono realizzate a mezzo di lezioni frontali ed esercitazioni.
L’insegnamento si basa su argomenti divisi in moduli come descritto in seguito:
Modulo 1: Fondamenti di Termodinamica
Argomento 1.1: Grandezze e sistemi di unità di misura, grandezze fondamentali e derivate di interesse per la Termodinamica e Trasmissione del calore; sistema termodinamico, stati di equilibrio, variabili di stato, potenziali di interazione, trasformazioni termodinamiche, i modelli quasi-statico e reversibile.
Argomento 1.2: Potenziali termodinamici, formalismo e calcolo termodinamico, calori specifici, coefficienti di comprimibilità isoterma e dilatazione isobara, gas ideale e trasformazioni politropiche, cenni sul comportamento dei gas reali.
Argomento 1.3: Primo principio della Termodinamica per sistemi chiusi, Primo principio della Termodinamica per sistemi aperti, Secondo principio della Termodinamica, principio di massima entropia, bilanci entropici.
Argomento 1.4: Cicli termodinamici diretti e inversi, loro bilancio energetico ed entropico globale e locale, energia non utilizzata a causa delle irreversibilità.
Argomento 1.5: Sistemi eterogenei, regola delle fasi, transizioni di fase, stato triplo, punto critico, diagrammi di stato.
Argomento 1.6: Miscele ideali di gas e vapori, diagrammi psicrometrici.
Modulo 2: Termodinamica applicata
Argomento 2.1: Macchine motrici ed operatrici, bilanci energetici, rendimenti isoentropici, interrefrigerazione; valvola di laminazione, ugelli convergenti-divergenti (cenni).
Argomento 2.2: C icli motori teorici a gas ideale Otto, Diesel, Joule; rigenerazione; ciclo Rankine e ciclo frigorifero a vapore; grandezze principali e trattamenti relativi all’aria umida, cenni di condizionamento.
Modulo 3: Trasmissione del calore
Argomento 3.1: G eneralità sui meccanismi di trasporto di energia.
Argomento 3.2: Conduzione: legge di Fourier, equazione generale della conduzione, sua integrazione in regime stazionario con flusso monodirezionale in geometria piana, cilindrica e sferica, senza e con generazione uniforme di potenza; conduzione in regime variabile.
Argomento 3.3: Convezione: tipologie (forzata, naturale, mista), legge di Newton, temperature di riferimento, gruppi adimensionali caratteristici e correlazioni sperimentali (cenni).
Argomento 3.4: Irraggiamento: emettitori reali e ideali, corpi opachi e trasparenti, corpo nero, principali leggi fisiche, scambi di energia per irraggiamento.
Argomento 3.5: Superfici estese e scambiatori di calore.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Gli studenti dovranno superare un esame scritto (non ci saranno prove orali).
Con questo esame sarà possibile valutare gli studenti per:
l’apprendimento dei concetti teorici ed in particolare che lo studente conosca i principali concetti, definizioni, enunciati ed equazioni inerenti alla Termodinamica e Trasmissione del calore;
la capacità di applicare tali concetti – organizzando ed utilizzando sinergicamente i principali risultati modellistici ed analitici ed effettuando le opportune ipotesi – per la soluzione di problemi.
Più specificamente viene accertata la capacità di:
impostare ed eseguire bilanci di massa, energia ed entropia per sistemi chiusi e aperti;
calcolare le proprietà di gas, liquidi e solidi nonché di sistemi liquido-vapore e gas-vapore lungo processi termodinamici;
analizzare dal punto di vista termodinamico le configurazioni di base di macchine e impianti (caratterizzazione di stati e trasformazioni, calcolo degli indici di prestazione);
valutare le caratteristiche di scambio termico, come potenze, temperature, tempi e dimensioni, adottando i modelli più adatti a descrivere le modalità di trasporto (conduzione, convezione e irraggiamento).
Valutazione finale
L’esame consisterà in una prova scritta strutturata in due parti:
una prima parte (A), costituita da una serie di domande a risposta multipla o brevi domande teoriche “aperte”;
una seconda parte (B) costituita da alcuni esercizi numerici;
e verrà valutato secondo quanto segue:
condizione necessaria per il superamento dell’esame sarà rispondere correttamente ad un numero minimo di domande della parte A;
superata questa soglia, il numero di risposte corrette alle domande della parte A darà o un bonus o una penalità da sommare al punteggio totale ottenuto nella parte B;
gli esercizi della parte B saranno suddivisi in una serie di quesiti, ciascuno con un punteggio;
Il punteggio massimo per la parte B sarà di 30 punti, e l’eventuale bonus dalla parte A sarà di 3 punti. Un punteggio complessivo di almeno 18 punti permette di superare l’esame; un punteggio complessivo di 33 punti permette di conseguire 30 e lode.

M. Guilizzoni, La Fisica Tecnica e il rasoio di Ockham - Terza edizione, Editore: Maggioli, Anno edizione: 2017, ISBN: 978-8891624130
M. Moran, H.N. Shapiro, B.R. Munson, D.P. DeWitt, Elementi di Fisica Tecnica per l'Ingegneria, Editore: McGraw-Hill, Anno edizione: 2011, ISBN: 978-8838665509
J.H. Lienhard IV, J.H. Lienhard V, A Heat Transfer Textbook, 5th edition http://web.mit.edu/lienhard/www/ahtt.html
G. Casagrande, E. Lanzarone, L.D. Marocco, F. Miglietta, Esercizi di fisica tecnica, Editore: Pitagora, Anno edizione: 2013, ISBN: 978-8837118150
G.P. Beretta, Le nozioni di base della termodinamica per i corsi del nuovo ordinamento degli studi universitari, Editore: Cartolibreria Snoopy Brescia, Anno edizione: 2002
E.P. Gyftopoulos, G.P. Beretta, Thermodynamics: Foundations and Applications, Editore: Dover Publications, Anno edizione: 2005, ISBN: 978-0486439327

Le macchine costituiscono una classe fondamentale di sistemi nell'ambito dell'ingegneria meccanica. Il principale obiettivo dell'insegnamento è quello di fornire i metodi e gli strumenti necessari ad affrontare, formalizzare e risolvere i più importanti problemi ingegneristici relativi alla cinematica e alla dinamica di una macchina e più in generale di un sistema di corpi rigidi in moto piano.
Più in particolare gli obiettivi dell’insegnamento riguardano:
strumenti e metodi per costruire un modello matematico di un sistema meccanico piano o di una macchina atto a rappresentarne il comportamento dal punto di vista cinematico e dinamico
le conoscenze necessarie per la comprensione del funzionamento di una macchina (o di un sistema meccanico piano in generale), e dei loro principali componenti, con particolare riferimento ai dispositivi e organi per la trasmissione e la trasformazione del moto, le fasi di avviamento e di arresto
i procedimenti per valutare una macchina o un sistema meccanico dal punto di vista prestazionale
criteri in base a quali selezionare il motore e gli organi di una macchina in relazione al campo di funzionamento
conoscenze di base per effettuare l’analisi di fenomeni vibratori nei sistemi meccanici
conoscenze di base per inquadrare problemi di stabilità e regolazione nei sistemi meccanici.

Conoscenza e comprensione
A seguito del superamento dell’esame, lo studente:
conosce le metodologie ed i principi per descrivere in termini matematici la cinematica e la dinamica di un sistema meccanico in moto piano e di una macchina
comprende e conosce le modalità di funzionamento di una macchina e di un sistema meccanico in moto piano
conosce la modalità di funzionamento dei principali organi delle macchine
conosce gli aspetti di base delle vibrazioni e della stabilità in un sistema meccanico, e della possibilità di regolarne il funzionamento
apprende le modalità di descrizione e rappresentazione anche mediante metodi grafici del comportamento dei sistemi meccanici
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
A seguito del superamento dell’esame, lo studente:
è in grado di effettuare analisi cinematiche e dinamiche di semplici sistemi meccanici nel piano e delle macchine più comuni
è in grado di comprendere e descrivere il funzionamento di una macchina o di un sistema meccanico dal punto di vista cinematico e dinamico, anche in considerazione dei fenomeni vibratori
sa calcolare il movimento e le azioni dinamiche agenti su un sistema meccanico in moto piano generale e in una macchina
è in grado di rappresentare le prestazioni ed il movimento di una macchina e di un sistema meccanico piano anche mediante rappresentazioni grafiche
con riguardo ad una macchina, è in grado di effettuare la scelta del motore, degli organi di trasmissione, di arresto e dei dispositivi di vincolo e di collegamento
è in grado di affrontare ed analizzare problemi di base nell'ambito delle vibrazioni e della stabilità in un sistema meccanico
sa comunicare efficacemente i risultati dell’analisi prestazionale svolta su un sistema meccanico

Le attività didattiche sono realizzate a mezzo di lezioni ed esercitazioni.
Modulo 1: cinematica del corpo rigido e dei sistemi meccanici a corpi rigidi. Richiami di cinematica del punto. Il corpo rigido: il vincolo di rigidità - coordinate libere di un corpo rigido - atto di moto rigido piano. I vincoli più comuni e la loro descrizione cinematica (cerniera, appoggio, contatto, puro rotolamento...). Il teorema dei moti relativi nel piano. Calcolo del numero di gradi di libertà per sistemi di corpi rigidi nel piano. Il metodo dei numeri complessi per l’analisi cinematica di sistemi piani - catene cinematiche aperte e chiuse, equazione di chiusura. Applicazioni: cinematica del manipolatore piano R-R, cinematica del manovellismo ordinario centrato (approssimazioni del primo e secondo ordine), del quadrilatero articolato e del glifo.
Modulo 2: dinamica dei sistemi meccanici a corpi rigidi. Baricentro di un corpo e sue proprietà - Momento di inerzia di massa rispetto a un asse - Equilibrio dinamico dei sistemi di corpi rigidi: cinetostatica e dinamica dei sistemi meccanici piani. Campi di forze conservativi ed energia potenziale, teorema di conservazione dell’energia (bilancio delle potenze). Equazioni di Lagrange - Applicazioni al calcolo del moto di sistemi meccanici.
Modulo 3: azioni mutue nei sistemi meccanici. Il contatto tra solidi, attrito statico, radente, contatto di rotolamento e resistenza al rotolamento, cenni al contatto elastico tra corpi in rotolamento. Usura nel contatto tra solidi (cenni). Azioni esercitate da un fluido su un solido, azioni fluidodinamiche in condizioni stazionarie.
Modulo 4: dinamica della macchina. Schema generale della macchina, caratteristica meccanica del motore e dell’utilizzatore. La trasmissione, rapporto di trasmissione e rendimento. Dinamica della macchina a regime e in moto vario Dinamica della macchina a regime periodico. Dinamica della macchina alternativa, equilibramento delle azioni di inerzia.
Modulo 5: organi delle macchine. Sistemi per la trasmissione e la trasformazione del moto: trasmissioni a ingranaggi, a cinghia, a catena. Treni di ingranaggi semplici, composti, epicicloidali. Riduttore epicicloidale e differenziale. Trasmissioni a vite e madrevite. Confronto tra le trasmissioni di potenza: campi di utilizzo, rendimento, ingombri, rumorosità. Meccanismi a camma. Cuscinetti a strisciamento, a rotolamento e a sostentamento idrodinamico con cenni alla lubrificazione idrodinamica naturale. Freni e innesti. Transitorio di avviamento di una macchina con innesto a frizione.
Modulo 6: elementi di meccanica delle vibrazioni. Vibrazioni libere e forzate di un sistema oscillante ad un grado di libertà. Applicazione all’isolamento dalle vibrazioni.
Modulo 7: introduzione alla stabilità e regolazione dei sistemi meccanici. Stabilità di un sistema meccanico. Regolazione di una macchina: applicazione alla regolazione di velocità.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale obbligatoria
Il corso è articolato su una serie di lezioni e di esercitazioni applicative, connesse agli argomenti delle lezioni, volte a consolidare le conoscenze ed i metodi appresi a lezione, in base anche ad esempi introduttivi per lo svolgimento della prova scritta.
Nelle attività di esercitazione potrà essere inserito un laboratorio informatico sui sistemi articolati. Facoltativamente lo studente (anche in gruppo) può redigere un breve elaborato in formato libero, da proporre per una discussione in sede di esame orale.
L'esame è composto da una prova scritta e una prova orale. La prova scritta è formata da due sezioni. La prima sezione è composta da esercizi brevi, da risolvere numericamente, riguardanti, tra gli altri, i seguenti argomenti: la cinematica e la dinamica del punto e del corpo rigido, le forme di attrito e dissipazione, la statica di un sistema di più corpi rigidi, la geometria delle masse, la dinamica delle macchine che ammettono regime assoluto o periodico e semplici problemi applicativi di vibrazioni meccaniche. Nella seconda sezione viene proposto un problema inerente la cinematica e la dinamica dei sistemi meccanici composti da più corpi.
Scopo della prova scritta è di verificare le capacità di applicare conoscenze dei metodi di analisi cinematica e dinamica a un sistema meccanico o una macchina.
L'accesso alla prova orale è condizionato al superamento della prova scritta.
La prova orale consiste nel rispondere a domande, in forma aperta, che vertono su tutti gli argomenti trattati nel corso, corredando la forma discorsiva con equazioni e grafici, in un’esposizione rigorosa, sintetica e completa. In funzione di specifiche esigenze organizzative sarà richiesto di svolgere la prova orale rispondendo alle domande componendo un elaborato scritto, oggetto di discussione con il docente.
Scopo della prova orale è di verificare le conoscenze alla base dello studio dei sistemi meccanici piani e delle macchine, e delle applicazioni trattate nel corso, valutando sia la comprensione dei fenomeni fisici sia la loro implementazione matematica (dimostrazione). Nell’ambito della prova orale si verifica anche la capacità di trasmettere i risultati dell’analisi svolta sia in termini matematici sia con rappresentazioni grafiche.

N. Bachschmid, S. Bruni, A. Collina, B. Pizzigoni, F. Resta, E. Tanzi e A. Zasso, FONDAMENTI DI MECCANICA TEORICA ED APPLICATA, Editore: Mc Graw Hill, Anno edizione: 2026, ISBN: 9788838668869

Molte applicazioni coinvolgono fluidi in quiete e in movimento. L’insegnamento mira a fornire conoscenze teoriche e competenze applicative nell’ambito della Meccanica dei Fluidi, partendo da un’impostazione matematica inquadrata nella meccanica del continuo e muovendo successivamente verso processi di rilievo per il corso di studi. Si approfondiscono i concetti di sforzo e velocità di deformazione. Si introducono le formulazioni differenziali e globali dei concetti di conservazione della massa e della quantità di moto. Partendo dallo schema di fluido ideale, si introduce il modello di moto viscoso e se ne discutono le applicazioni pratiche. L’allievo viene messo in grado di risolvere problemi tecnici relativi alla progettazione e verifica di impianti idraulici in regime stazionario. Si trattano gli aspetti fenomenologici di problemi relativi a flussi su corpi immersi e conseguenti processi di interazione tra fluidi e strutture. Spazio è inoltre dedicato ai fondamenti concettuali e operativi delle tecniche di analisi dimensionale. L’obiettivo è che gli studenti conoscano i fondamenti teorici della materia e siano in grado di effettuare valutazioni quantitative sui fenomeni analizzati.

Conoscenza e comprensione
A seguito del superamento dell’esame, lo studente:
conosce i principi, le grandezze, e le teorie fondamentali della meccanica dei fluidi
ha appreso le modalità di indagine e modellazione dei sistemi che coinvolgono fluidi fermi e in movimento
comprende il funzionamento fluidodinamico di un sistema di condotte in pressione
conosce gli aspetti di base dell'interazione fluido-struttura
conosce la teoria della similitudine fluidodinamica e i relativi usi
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
A seguito del superamento dell’esame, lo studente è in grado di:
calcolare la spinta esercitata da un sistema di fluidi in quiete su superfici solide
effettuare il dimensionamento e la verifica di un impianto in pressione
impostare e analizzare semplici problemi di interazione fluido-struttura
progettare un modello fisico in scala ridotta

Concetti introduttivi. Caratterizzazione di un fluido come sistema continuo. Proprietà fisiche dei fluidi.
Statica dei fluidi. Concetto di pressione. Modello di fluido in quiete ed equazione di equilibrio. Spinte su superfici piane e curve. Strumenti di misura della pressione.
Cinematica. Approccio Euleriano e Lagrangiano. Visualizzazione di un campo di moto (linee di flusso, traiettorie). Concetti di tubo di flusso e di corrente. Il tensore gradiente di velocità e i suoi componenti simmetrico e antisimmetrico.
Equazioni fondamentali della meccanica dei fluidi. Equazioni di conservazione della massa e del momento della quantità di moto.
Il modello di fluido perfetto e il teorema di Bernoulli. Il modello costitutivo di fluido perfetto. Il teorema di Bernoulli e le sue estensioni (moto vario, flussi comprimibili, correnti, correnti reali). Il concetto di corrente gradualmente variata, di linea dei carichi totale e linea piezometrica.
Calcolo di condotte in regime stazionario. Stima delle perdite distribuite e localizzate nei sistemi di condotte. Interazione tra una corrente e una macchina idraulica.
Fondamenti di analisi dimensionale. Analisi dimensionale. Teorema di Buckingham. Gruppi adimensionali significativi nella meccanica dei fluidi.
Il modello di fluido Newtoniano. Legami costituitivi per fluidi stokesiani e newtoniani. Derivazione delle equazioni di Navier-Stokes.
Flussi turbolenti. Transizione moto laminare – turbolento, caratteristiche generali dei flussi turbolenti e cenni alla modellazione della turbolenza. Cenni alle problematiche della risoluzione numerica delle equazioni di Navier-Stokes. Derivazione delle equazioni di Reynolds. Distribuzione della velocità media e degli sforzi viscosi e di Reynolds in una condotta indefinita.
Flussi su corpi immersi ed interazioni fluido-struttura. Generalità ed aspetti fenomenologici sullo strato limite. Equazioni di strato limite. Effetti del gradiente di pressione. Cenni sulla separazione dello strato limite. Forze su corpi in movimento: generalità, concetti di lift e drag.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
L'esame può essere superato presentandosi ad un qualunque appello ufficiale e consiste in una prova scritta obbligatoria. Il colloquio orale (da sostenere nello stesso appello e previo superamento della prova scritta) è a discrezione del docente.
La prova scritta comprende due esercizi, da risolvere in forma letterale. Il primo esercizio coinvolge un sistema di fluidi in quiete, e il suo scopo è verificare la capacità dello studente di calcolare la distribuzione delle pressioni e la spinta esercitata sulle superfici solide. Il secondo esercizio riguarda un semplice impianto a fluido, e il suo scopo è verificare la capacità dello studente di modellare il comportamento fluidodinamico di sistemi di condotte in pressione, esprimendo i risultati dell’analisi svolta sia in termini matematici sia con rappresentazioni grafiche (linee dei carichi totali e piezometrica).
Nella prova scritta sono incluse anche due domande teoriche aperte, che hanno l’obiettivo di verificare la conoscenza dei fondamenti alla base della disciplina. In particolare, lo studente deve dimostrare di conoscere i principali enunciati, definizioni, equazioni e teoremi inerenti la Meccanica dei Fluidi, inclusa la loro implementazione matematica (dimostrazione). Si verifica inoltre la capacità dello studente di elaborare collegamenti tra i vari argomenti dell'insegnamento.
L’esame scritto è superato se lo studente ottiene la sufficienza sia nella risoluzione degli esercizi sia nella risposta alle domande teoriche.
La prova orale è facoltativa e può essere sostenuta solo previo superamento della prova scritta. La prova orale consiste nel rispondere a domande, in forma aperta, che vertono su tutti gli argomenti trattati nell'insegnamento, corredando la forma discorsiva con equazioni e grafici, in un’esposizione sintetica e completa. Sono previste sia domande di natura teorica sia semplici esercizi da risolvere in forma letterale.

dispense e slide messe a disposizione dal docente
Munson, Okishi, Huebsch, Rothmayer, Meccanica dei Fluidi, Editore: Città Studi, ISBN: 8825173911
Cengel, Cimbala, Meccanica dei Fluidi, Editore: McGraw - Hill, ISBN: 9788838663840
Citrini, Noseda, Idraulica

L’insegnamento si propone di fornire allo studente le conoscenze teoriche e le tecniche di base necessarie per affrontare l’analisi di circuiti elettrici ed i principi di conversione dell’energia elettrica.
Più in particolare gli obiettivi dell’insegnamento riguardano:
strumenti e metodi per costruire un modello matematico di un sistema elettrico;
le conoscenze necessarie per la comprensione del funzionamento di una rete elettrica e degli elementi che la costituiscono;
conoscenze di base per effettuare l’analisi di fenomeni elettrici e magnetici.

Conoscenza e comprensione (DdD1)
A seguito del superamento dell’esame, lo studente:
conosce i principi dell’elettrotecnica nelle varie formulazioni e mostra di aver compreso a fondo i nessi logici e matematici tra le grandezze che vi compaiono;
conosce l’analisi dei circuiti elettrici sia nel dominio del tempo che in quello della frequenza;
conosce i principi fondamentali dei circuiti magnetici ed è in grado di descrivere sia qualitativamente sia in forma matematica gli aspetti di base della conversione dell’energia elettrica;
apprende le modalità per descrivere sia qualitativamente sia in forma matematica i principi di funzionamento dei principali componenti dei sistemi elettrici.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione (DdD 2)
A seguito del superamento dell’esame, lo studente:
è in grado di ed eseguire l’analisi di circuiti elettrici in regine stazionario;
è in grado di ed eseguire l’analisi di circuiti elettrici in regine alternato sinusiodale;
è in grado di ed eseguire l’analisi di circuiti elettrici in regine dinamico;
è in grado di ed eseguire l’analisi energetica di un circuito elettrico;
è in grado di costruire il modello matematico di un dispositivo magneto-elettrico;
è in grado di identificare i parametri del modello matematico di un dispositivo elettrico.
Autonomia di giudizio (DdD 3)
A seguito del superamento dell’esame, lo studente:
E’ in grado di gestire problemi non strettamente inerenti alle problematiche del corso assumendo decisioni motivate e integrandole in sistemi piu complessi (DdD 3)

Grandezze elettriche, leggi e teoremi fondamentali, circuiti in regime stazionario: Circuiti elettrici, corrente, tensione, leggi di Kirchhoff, potenza, energia. Reti elementari e bipoli ideali, partitori di tensione e di corrente, bipoli equivalenti, teorema di sovrapposizione degli effetti, teoremi di Thévenin e Norton.
Circuiti in regime alternato sinusoidale e non sinusoidale: richiami sui numeri complessi, sinusoidi e fasori; analisi di circuiti elementari nel dominio della frequenza. Regime alternato non sinusoidale. Potenza istantanea e potenza media, valore efficace, teorema di Tellegen, potenza complessa, conservazione della potenza complessa, rifasamento dei carichi industriali, massimo trasferimento di potenza attiva. Potenze in regime deformato.
Sistemi trifase: generazione, trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica; circuiti trifase con carico equilibrato e squilibrato, circuiti trifase a 4 fili, rifasamento di un carico trifase. Normativa e cenni di sicurezza elettrica.
Circuiti elementari del primo ordine: struttura, relazioni costitutive e proprietà degli induttori e dei condensatori; transitori del primo ordine.
Circuiti magnetici e trasformatori: definizione operativa di campo magnetico e di circuito magnetico, leggi dei circuiti magnetici; la legge dell'induzione elettromagnetica. Trasformatori: principio di funzionamento e circuito equivalente, prove sui trasformatori. Trasformatori trifase. Parallelo di trasformatori ed indice orario.
Principi di conversione elettromeccanica dell'energia: elettromagneti elementari e principio di allineamento. Campo magnetico generato da avvolgimenti monofase e trifase.
Macchine a corrente continua e a corrente alternata: struttura e principio di funzionamento.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
L'esame è costituito da una prova scritta. La prova scritta è formata da due parti. La prima parte è composta da esercizi da risolvere numericamente, che mirano a verificare la capacità di applicare le conoscenze e i metodi di analisi dei circuiti, delle reti e dei dispositivi elettrici individuando eventualmente i modelli più opportuni.
Nella seconda sezione vengono proposte domande teoriche a risposta aperta sugli argomenti dell’insegnamento atte a verificare le conoscenze acquisite da parte dell'allievo.
Rispetto alla prova scritta, non sono previste penalità in caso di valutazione insufficiente purché la valutazione risulti superiore o uguale a 10/30 (cfr. esito classificato come “rimandato”); in caso di valutazione inferiore a 10/30 sarà viceversa inibita la possibilità di sostenere altri appelli entro la medesima sessione d’esame (cfr. esito classificato come “riprovato”).

F. Della Torre - G. Sapienza - M. Mauri - S. Carmeli, Esercitazioni di Elettrotecnica, Editore: Esculapio
M. Mauri, S. Carmeli, Principi di ingegneria elettrica, Editore: McGraw-Hill Education, ISBN: 978-1307306019
Note: Risorsa creata contenente solo i capitoli necessari per il corso di Principi di Ing. Elettrica
A. R. Hambley, Elettrotecnica (4a edizione), Editore: Pearson, Anno edizione: 2009, ISBN: 9788871925561
R. Perfetti, Circuiti elettrici, Editore: Zanichelli
S. Leva, M. Repetto, Elettrotecnica. Elementi di teoria ed esercizi, Editore: CittàStudi Edizioni, Anno edizione: 2014, ISBN: 8825173830
R. C. Dorf, J. A. Svoboda, Circuiti Elettrici, Editore: Apogeo
G. Rizzoni, Elettrotecnica Principi e applicazioni (2a edizione),, Editore: McGraw-Hill, Anno edizione: 2008, ISBN: 9788838664205
A.P. Morando, S. Leva, Elettrotecnica. Reti Campi, Editore: Esculapio
A. P. Morando, S. Leva, A. Gandelli, Esercizi di Elettrotecnica, Editore: Esculapio

L’insegnamento si propone di fornire allo studente i principi fondamentali per la modellizzazione dei fenomeni aleatori e l’analisi statistica dei dati. Ulteriore obiettivo è l’approfondimento di alcuni metodi probabilistici e statistici, con enfasi sugli aspetti e i procedimenti rilevanti per le applicazioni.
Obiettivi dell'insegnamento sono:
1) fornire tecniche e procedure per la descrizione sintetica e grafica delle informazioni fornite da insiemi di dati,
2) introdurre al linguaggio e ai modelli per la rappresentazione e l’analisi di fenomeni aleatori,
3) introdurre ai metodi e agli strumenti dell’inferenza statistica,
4) applicare i metodi e le tecniche dell'analisi statistica di insiemi di dati reali per mezzo dell’utilizzo di un opportuno software statistico.

Al termine del corso lo studente avrà acquisito i seguenti risultati di apprendimento.
1. Conoscenza e comprensione
Lo studente conoscerà e comprenderà:
i principi fondamentali della teoria della probabilità e della statistica matematica, incluso il linguaggio e la terminologia tecnica appropriati;
le principali distribuzioni di probabilità, discrete e continue, le loro proprietà (valore atteso, varianza) e i criteri per identificare il modello adatto a un dato fenomeno;
i concetti di probabilità condizionata e probabilità congiunta, distinguendoli correttamente, e la nozione di indipendenza stocastica per eventi e variabili aleatorie;
la legge dei grandi numeri e il teorema centrale del limite, comprendendone enunciato e condizioni di applicabilità;
i fondamenti dell'inferenza statistica: stima puntuale, proprietà degli stimatori, intervalli di confidenza, verifica delle ipotesi e intervalli di previsione;
2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente sarà in grado di:
applicare le conoscenze acquisite alla soluzione di specifici problemi di analisi dei dati;
selezionare i principi statistici pertinenti per affrontare un dato problema ed estrarre indicatori significativi anche da grandi quantità di dati;
scegliere un modello probabilistico adeguato a descrivere il fenomeno aleatorio in esame, calibrarlo sui dati disponibili e utilizzarlo per formulare previsioni;
svolgere correttamente i calcoli richiesti dalle principali procedure di stima, test e regressione.
3. Autonomia di giudizio
Lo studente sarà in grado di:
distinguere tra situazioni e contesti applicativi differenti, individuando autonomamente il metodo statistico più appropriato anche in casi non standard, senza limitarsi all'applicazione meccanica di esercizi tipo;
valutare criticamente le assunzioni sottostanti a un modello probabilistico o a un test statistico, e la loro plausibilità rispetto ai dati osservati;
giustificare in modo consapevole le scelte metodologiche operate (ad esempio la scelta del test, del modello di regressione o del livello di significatività), motivando il procedimento seguito;
interpretare criticamente l'output di un software statistico, riconoscendone significato, limiti e validità nel contesto specifico.
4. Abilità comunicative
Lo studente sarà in grado di:
esporre in modo chiaro, rigoroso e ben argomentato i concetti teorici della probabilità e della statistica;
comunicare i risultati di un'analisi statistica, sia in forma scritta che orale, utilizzando correttamente il linguaggio tecnico della disciplina;
presentare procedimenti, calcoli e conclusioni in modo strutturato e comprensibile, ad interlocutori con competenze tecniche nel campo dell'ingegneria.
5. Capacità di apprendimento
Lo studente sarà in grado di:
proseguire autonomamente nello studio di metodi probabilistici e statistici più avanzati, basandosi sulle competenze fondamentali acquisite durante il corso;
trasferire gli strumenti appresi a contesti applicativi nuovi, tipici dell'ingegneria meccanica, quali l'analisi di affidabilità, il controllo statistico di qualità o la progettazione di esperimenti;
aggiornare autonomamente le proprie competenze

Le attività didattiche sono realizzate a mezzo di lezioni frontali ed esercitazioni con possibili cenni di utilizzo di software per l’analisi statistica. L’insegnamento si basa su argomenti divisi in moduli come descritto in seguito:
Statistica descrittiva. Tipi di dati. Tabelle di distribuzione di frequenza. Indici di posizione: media, moda, mediana. Media campionaria. Percentili e scarto interquartile. Varianza campionaria. Distribuzioni di frequenza per classi. Rappresentazioni grafiche di distribuzioni di frequenza per variabili qualitative e quantitative. Istogrammi. Box-Plot.
Elementi di calcolo delle probabilità. Esperimenti aleatori, variabili aleatorie e probabilità. Variabili aleatorie continue: densità, funzione di ripartizione, media e varianza. Probabilità condizionata e formula di Bayes. La distribuzione Normale. Indipendenza stocastica. Variabili aleatorie discrete: densità, funzione di ripartizione, media e varianza. Distribuzioni di Bernoulli, Binomiale e di Poisson. Processo di Poisson e distribuzione esponenziale. Il Teorema Centrale del Limite. Approssimazione Normale per la distribuzione Binomiale e di Poisson.
Il problema della stima. Campioni casuali e statistiche. La stima puntuale di un parametro. Stima e stimatori: distorsione, errore quadratico medio, efficienza relativa.
La verifica delle ipotesi. Criteri di decisione per la scelta tra due ipotesi: errore di primo tipo ed errore di secondo tipo. Test: regione di rifiuto, livello e funzione potenza. Potenza e dimensione campionaria. Valori p. Campionamento da una distribuzione Normale: test z e intervalli di confidenza per la media (varianza nota); test t e IC per la media (varianza incognita); test chi-quadrato e IC sulla varianza. Test e IC su una proporzione. Test chi-quadrato di buon adattamento. Test z e IC per il confronto tra due medie. Test t per il confronto tra due medie di due distribuzioni normali: ANOVA per due gruppi. Test t per il confronto tra due medie per dati accoppiati. Test e IC per il confronto di due proporzioni.
Regressione lineare. Dipendenza e correlazione. Regressione semplice e multipla. Stima ai minimi quadrati dei coefficienti di una regressione e della varianza del modello. Diagnostica: analisi dei residui, R-quadro. Test e IC per i coefficienti di una regressione. Previsione di una nuova osservazione. Scelta del modello nell'analisi di regressione multipla.

Prova scritta obbligatoria, con prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
L'esame consta di una prova scritta e, in singoli casi eccezionali, eventualmente una prova orale. Normalmente la prova orale è sostituita da alcune domande a risposta aperta o chiusa presenti negli scritti. Sono inoltre previste due prove in itinere che, qualora risultino entrambe sufficienti, danno diritto all'esonero dalla prova finale. In caso di svolgimento delle prove in itinere, non saranno previsti recuperi parziali negli appelli successivi. La struttura delle prove in itinere e la loro modalità di svolgimento sono le stesse delle prove finali.
La prova finale e le prove parziali potranno essere in forma classica (scritto cartaceo a domande aperte) oppure in modalità a domande a risposta multipla (chiuse) oppure in modalità mista (comprendente sia domande a risposta multipla che esercizi a risposta aperta). Gli esercizi e le domande verteranno sugli argomenti visti a lezione o esercitazione. Il candidato avrà di norma un tempo compreso tra 1h45' e 2h15' per svolgere la prova e dovrà consegnare il suo elaborato alla fine della prova. Il voto complessivo della prova scritta tiene conto sia delle risposte alle domande di teoria, sia dello svolgimento degli esercizi. Per superare l’esame è necessario ottenere una valutazione maggiore o uguale a 18. Durante lo svolgimento di ogni prova d'esame lo studente non può consultare né avere con sé testi, appunti, telefoni cellulari o altre apparecchiature elettroniche, sono ammesse solo le calcolatrici non programmabili e le tavole delle principali distribuzioni di probabilità. A discrezione del docente, gli studenti potranno usufruire di un formulario da loro redatto su foglio A4 (fronte-retro) manoscritto.
Non è previsto l'obbligo di sostenere una prova orale. Qualora lo studente o il docente la richieda, essa consisterà, a discrezione del docente, in domande di teoria o nell'impostazione di semplici esercizi. In questo caso il voto finale sarà una media pesata tra il voto ottenuto nello scritto e quello ottenuto nella prova orale con pesi, rispettivamente, 0.9 e 0.1.

Il corso di Tecnologia Meccanica ha come obiettivo formativo la trasmissione della conoscenza sui principali processi produttivi primari e secondari. Le trasformazioni tecnologiche mediante fonderia, deformazione plastica e asportazione di truciolo costituiscono quindi la parte fondante del corso, per le quali verrà sviluppata una descrizione dei principi di funzionamento, del principale dominio applicativo nonché dei limiti. Parte integrante è una modellistica sufficientemente estesa da consentire all’allievo di giungere alla progettazione delle lavorazioni ed alla selezione dei parametri di processo.

A seguito del superamento dell’esame, lo studente:

• conosce i principi di base delle principali lavorazioni di fonderia, asportazione di truciolo e deformazione plastica (DdD 1)
• comprende le caratteristiche, le esigenze, i vincoli e i campi di applicazione industriale dei processi oggetto di studio (DdD 1)
• calcola le grandezze fisiche di riferimento per ogni processo studiato (forze, momenti, potenze, deformazioni, ritiri, ecc.), utili per il dimensionamento di utensili e macchine (DdD 2)
• sceglie i corretti parametri di processo per rispettare i vincoli imposti dal processo stesso e dal disegno del componente finito (DdD 2)
• disegna utensili e configurazioni di lavorazione per ogni processo studiato (DdD 2)
• argomenta le proprie scelte di progettazione della lavorazione e selezione dei parametri di processo in modo chiaro e convincente (DdD 4)

Introduzione: La produzione meccanica e le tecnologie meccaniche: processi primari e secondari. Geometrie ottenibili e tolleranze naturali dei processi.
Fonderia: Solidificazione e raffreddamento dei getti e problemi connessi (ritiro, solubilità gas, strutture di solidificazione, ecc.). La fonderia in terra e varianti con forma a perdere. Pressofusione e iniettofusione. Microfusione. Altri processi di fonderia. Per ogni tecnica di fonderia: difetti tipici dei getti fusi e loro cause, limiti dei vari processi (geometrici, tolleranze, ecc.), ambiti applicativi e settori industriali.
Asportazione di truciolo: Taglio ortogonale e formazione del truciolo. Materiali per utensili. Elementi di base dell’usura utensile. Legge di Taylor. Principali operazioni di asportazione di truciolo: tornitura, fresatura, foratura, rettifica. Cenni a lavorazioni minori (piallatura, stozzatura, brocciatura, ecc.). Modelli di finitura superficiale. Metodo della pressione specifica per determinare le forze in gioco. Per ogni lavorazione: cenni di macchine e attrezzature, limiti dei vari processi (geometrici, tolleranze, ecc.), ambiti applicativi e settori industriali.
Deformazione plastica: Concetti base della plasticità. Modellazione energetica elementare. Principali lavorazioni per deformazione plastica: fucinatura, stampaggio e ricalcatura, laminazione, estrusione diretta e inversa, trafilatura dei fili e dei tubi, lavorazioni della lamiera: tranciatura, piegatura, imbutitura, stampaggio. Cenni di laminazione dei tubi. Per ogni lavorazione: modellazione, limiti dei vari processi (geometrici, tolleranze, ecc.), ambiti applicativi e settori industriali.
Approfondimenti su temi specifici (quali Saldatura e Assemblaggio) e visite aziendali facoltative sono organizzate durante il semestre di svolgimento dell'insegnamento in modo da permettere agli studenti di confrontarsi con la realtà industriale del settore manifatturiero.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale obbligatoria
Non vengono effettuate prove in itinere.
La prova finale è obbligatoria e prevede una parte scritta e una parte orale. Entrambe devono essere superate nell’ambito del medesimo appello.
Lo studente ha accesso all’orale soltanto nel caso in cui consegua una valutazione sufficiente allo scritto.
Il voto finale viene determinato componendo il voto della prova scritta (espresso in classi di voto: A, B, C, INS.) con il voto dell’orale.
La prova scritta è composta da esercizi numerici e domande a risposta multipla, sui tre argomenti principali del corso (fonderia, deformazione plastica e asportazione di truciolo).
Durante l’orale, lo studente deve dimostrare di conoscere l’ambito di applicazione dei processi tecnologici, cioè quali tipologie (geometrie, materiali) di componenti meccanici il processo sia in grado di realizzare. Deve dimostrare la capacità di organizzare discorsivamente la conoscenza, la capacità di rappresentare graficamente (in maniera schematica) utensili, attrezzature, macchine e componenti meccanici oggetto delle lavorazioni. Deve avere conoscenza delle dimostrazioni dei modelli principali riguardanti ogni processo. Lo studente deve dimostrare di saper gestire la conoscenza sui processi in modo da risolvere casi semplici proposti durante l’orale. A discrezione del docente, potranno essere organizzate attività progettuali.

MIKELL P. GROOVER, TECNOLOGIA MECCANICA, Editore: Città Studi, Anno edizione: 2014, ISBN: 978-88-251-7389-5

L’insegnamento ha l’obiettivo di preparare gli studenti all’esperienza del tirocinio curriculare, fornendo strumenti pratici e conoscenze utili per affrontare con maggiore consapevolezza il primo ingresso nel mondo del lavoro. Il corso intende favorire la comprensione del ruolo dell’ingegnere meccanico all’interno delle realtà aziendali, anche attraverso il confronto diretto con professionisti del settore, e sviluppare competenze orientative utili a individuare opportunità di tirocinio coerenti con il proprio percorso formativo, i propri interessi e le proprie prospettive professionali. L’insegnamento offre inoltre un supporto concreto nella preparazione degli strumenti necessari alla candidatura, con particolare riferimento alla stesura del curriculum vitae e della lettera di motivazione, alla preparazione del colloquio di selezione e alla gestione consapevole delle dinamiche relazionali in ambito professionale.

Lo studente acquisisce una conoscenza di base del contesto professionale in cui opera l’ingegnere meccanico, con particolare riferimento ai ruoli, alle funzioni aziendali e alle dinamiche organizzative tipiche del settore. Al termine dell’insegnamento, lo studente è in grado di riconoscere e selezionare opportunità di tirocinio coerenti con il proprio percorso formativo, i propri interessi e le proprie prospettive professionali. È inoltre in grado di predisporre in modo efficace i principali strumenti di candidatura, quali il curriculum vitae e la lettera di motivazione. Lo studente acquisisce inoltre gli elementi necessari per affrontare con maggiore consapevolezza un colloquio di selezione, comprendendone le fasi principali, conoscendo le domande più frequenti e adottando comportamenti adeguati al contesto professionale. L’insegnamento consente infine di sviluppare una maggiore consapevolezza delle proprie competenze trasversali e degli atteggiamenti utili per un inserimento efficace e responsabile nel contesto lavorativo.

Gli argomenti trattati offrono una panoramica sul ruolo dell’ingegnere meccanico all’interno delle realtà aziendali e forniscono strumenti pratici per la ricerca attiva del tirocinio, la preparazione della candidatura e la gestione del colloquio di selezione. In particolare, il corso affronta i seguenti temi:

• struttura organizzativa aziendale e interazioni tra le diverse funzioni tecniche;
• ruoli e funzioni dell’ingegnere meccanico all’interno delle imprese del settore;
• strategie e strumenti per la ricerca attiva del tirocinio;
• criteri per una scelta consapevole delle opportunità formative, in coerenza con il proprio profilo e percorso di studi;
• redazione del curriculum vitae e della lettera di motivazione;
• preparazione al colloquio di selezione: fasi principali, domande ricorrenti e comportamenti professionali da adottare;
• riflessione sulle competenze trasversali e sugli atteggiamenti utili per un inserimento efficace nel contesto lavorativo.

Altro
La frequenza è obbligatoria, poiché i contenuti dell’insegnamento sono erogati in modalità interattiva. L’acquisizione del credito formativo universitario (CFU) avviene mediante la verifica della presenza e dell’effettiva partecipazione alle attività proposte, secondo le modalità stabilite dal Career Service e dai docenti responsabili dell’insegnamento. Non è previsto un esame finale.

La dinamica delle macchine si occupa di studiare tutti quei problemi che, almeno in linea di principio, possono prescindere dalla deformabilità dei corpi: si tratta dei problemi relativi al calcolo e al bilanciamento delle azioni di inerzia, all'accoppiamento fra motore e macchina utilizzatrice, al funzionamento delle macchine e degli impianti.
Infine, un aspetto di rilevanza viene dato alla regolazione/controllo delle macchine per l’ottimizzazione del loro funzionamento e/o mitigazione degli effetti delle interazioni tra i componenti
Più in particolare gli obiettivi dell’insegnamento riguardano
Le conoscenze necessarie per definire un sistema come un insieme di elementi interconnessi tra loro, potendo quindi stabilire come il comportamento dei singoli elementi e quello delle connessioni tra essi influenzi il comportamento dell'intero sistema
Le conoscenze per poter, una volta individuato il modello fisico del sistema procedere a determinarne il modello matematico attraverso un insieme di relazioni matematiche che descrivono il comportamento del modello fisico stesso;
Capacità di studiare il problema dinamico sia nel dominio del tempo che nel dominio delle frequenze
Capacità di effettuare l’analisi di vari sistemi meccanici in condizioni di moto stazionario, oscillatorio e transitorio;
Capacità di effettuare l’analisi della stabilità di vari sistemi meccanici e delle modalità di controllo attivo e passivo delle stesse
Capacità di comprendere l’interazione fra macchine e l’insieme di componenti che costituisce il sistema di regolazione e controllo

Al termine del corso agli studenti avranno fatto propri contenuti e pratiche d’esercizio secondo quanto stabilito negli obiettivi formativi.
DdD 1: conoscenza e comprensione
A seguito del superamento dell’esame, lo studente è in grado di:
conosce i principi fondamentali dei fenomeni vibratori
comprendere e descrivere il funzionamento di una macchina o di un sistema meccanico a più gradi di libertà dal punto di vista cinematico e dinamico, anche in considerazione dei fenomeni vibratori
conosce i principi fondamentali della regolazione della velocità di una macchina
DdD 2: capacità di applicare conoscenza e comprensione
A seguito del superamento dell’esame, lo studente è in grado di:
effettuare analisi cinematiche e dinamiche di sistemi meccanici nel piano e delle macchine più comuni ad uno o più gradi di libertà
modellare dal punto di vista matematico sistemi complessi
valutare l’effetto dei campi di forza sul funzionamento del sistema meccanico complesso
affrontare ed analizzare problemi di base nell'ambito delle vibrazioni e della stabilità in un sistema meccanico
DdD 3: autonomia di giudizio
A seguito del superamento dell’esame, lo studente acquisirà la capacità di formulare giudizi in autonomia, ovvero
individuare condizioni vibratorie non accettabili e studiare le soluzioni passive ed attive per il loro controllo
effettuare la scelta della modalità di controllo più adeguata in funzione delle prestazioni richieste e delle applicazioni considerate
DdD 4: abilità comunicative
A seguito del superamento dell’esame, lo studente:

• è in grado di comunicare efficacemente i risultati dell’analisi prestazionale svolta su un sistema meccanico.

Le attività didattiche sono realizzate a mezzo di lezioni frontali ed esercitazioni.
L’insegnamento si basa su argomenti divisi in moduli come descritto in seguito:
Modulo 1: Modellazione di un sistema meccanico
Introduzione alla modellazione sistemi meccanici.
Cenni sulla parametrizzazione concentrata della rigidezza elastica di elementi deformabili
Modulo 2: Equazioni del moto di un sistema meccanico
Dinamica dei sistemi di corpi rigidi nel piano
Scrittura equazioni di moto con equilibri dinamici
Teorema dell'energia cinetica
Principio dei lavori virtuali.
Equazioni di Lagrange.
Equazioni di Lagrange per sistemi a n gdl – approccio matriciale.
Sistemi a 1 grado di libertà non lineari e linearizzazione.
Effetti del precarico statico e del richiamo gravitazionale.
Modulo 3: Dinamica di un sistema ad 1 grado di libertà
Moto libero dei sistemi vibranti ad un grado di libertà, non smorzati e smorzati.
Moto forzato dei sistemi vibranti ad un grado di libertà.
Definizione della funzione di trasferimento armonica.
Risposta del sistema vibrante ad un grado di libertà allo spostamento di vincolo impresso.
Stabilità dell'equilibrio dei sistemi ad un grado di libertà, campi di forze funzione della posizione e della velocità.
Esempi applicativi: dimensionamento di una fondazione/stabilità di un profilo alare ad un grado di libertà torsionale e flessionale.
Modulo 4: Dinamica dei sistemi a 2-n gradi di libertà
Moto libero dei sistemi vibranti a 2-n gradi di libertà
Frequenze proprie e modi di vibrare
Risposta del sistema libero non smorzato e smorzato.
Risposta del sistema meccanico al forzamento. (Approccio modale)
Esempio applicativo: Assorbitore dinamico.
Modulo 5: Regolazione e controllo di sistemi ad un grado di libertà
Regolazione della macchina ad un grado di libertà in anello aperto.
Regolazione proporzionale/derivativa e integrativa della macchina ad un grado di libertà in anello chiuso
Esempio applicativo: cruise control.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale facoltativa (a scelta dello studente)
Per superare l’insegnamento, gli studenti devono passare l’esame che consiste in una prova scritta.
La prova scritta consiste di una prima parte in cui è richiesto di svolgere uno o due esercizi inerenti alle vibrazioni di sistemi complessi a due gradi di libertà e al controllo in anello aperto e chiuso di sistemi di macchine.
Scopo della prima parte è di verificare le capacità di applicare le conoscenze dei metodi di analisi cinematica e dinamica a un sistema meccanico o una macchina.
La seconda parte della prova scritta consiste nel rispondere a una o due domande che vertono su tutti gli argomenti trattati nel corso, corredando la forma discorsiva con equazioni e grafici, in un’esposizione sintetica e completa.
Scopo della seconda parte è di verificare le conoscenze alla base dello studio dei sistemi meccanici, e delle applicazioni trattate nel corso, valutando sia la comprensione dei fenomeni fisici sia la loro implementazione matematica (dimostrazione). Verrà verificata anche la capacità di trasmettere i risultati dell’analisi svolta sia in termini matematici sia con rappresentazioni grafiche.

Singiresu S. Rao, Mechanical vibrations, Editore: Prentice Hall, ISBN: 978-0132128193
G. Diana, F. Cheli, Dinamica dei sistemi meccanici, vol 1-2, Editore: Polipress, ISBN: 978-88-7398-065-0
N. Bachschmid et al., Fondamenti di meccanica teorica e applicata, Editore: McGraw-Hill, ISBN: 978-88-386-6509-7
G. Diana, F. Resta, Controllo di sistemi meccanici, Editore: Polipress, ISBN: 978-88-7398-024-4

The course provides the basics and the technical knowledge on operating principles, design aspects and selection criteria of Fluid-Machines. Both operative and motor machines are presented, considering both compressible and incompressible flow conditions. Moreover, the machines are presented in the context of their main applications in the industry, energy and transport sectors.

In the frame of the course, the students will learn how to:

• formulate the energy conservation principle, in its multiple forms, for fluid-machines and energy systems;
• express, also analytically, the process of mechanical work exchange between fluid flows and fluid-machines;
• describe the main classes of plants where fluid-machines are applied;
• formulate the similarity theory in the context of fluid machines (especially for incompressible flow machines);
• describe the architecture, the working principle and the performance of the main turbomachinery and volumetric machines, their specific applications, their main components, and their coupling with diverse energy systems;
• discuss the main aspects that alter the performance and operation of real machines with respect to the ideal ones;
• describe the operation of converging and converging-diverging nozzles operating with perfect gases, assuming isentropic flow;
• formulate the expressions of the isentropic and polytropic efficiency for turbomachinery.
  With reference to the application of the skills and knowledge remarked above, the students will be able to:
• apply balances of mass, momentum and energy across energy systems, fluid-machines, and their components;
• calculate the power exchange between the machine and the fluid;
• generalize the operation of an hydraulic machines under similarity conditions;
• determine the velocity triangles across a turbomachinery rotor;
• identify the most suitable fluid-machine architecture for a specific application, estimating its main operative and geometric parameters;
• perform a preliminary sizing of fluid-machine components;
• calculate the main thermo-fluid-dynamic quantities in multiple sections of a machine;
• apply the knowledge achieved on fluid-machines to complex energy systems: multi-stage steam turbines, gas turbines, aircraft engines, internal combustion engines.

The didactic activities are carried out by means of lectures, exercises, and visits to didactic laboratories with participation in experiences. The teaching is based on topics divided into modules as described below:
MODULE 1: General Principles of Fluid-Machines
Properties of fluids and fundamental principles: Energy sources and needs. General Principles and thermodynamic properties of fluids. Mass and energy balance for open and closed systems. Incompressible and compressible flows in ducts.
Elements of Fluid-Machine theory: Classification of Fluid-Machines. Eulerian expression of the work exchange. Absolute and relative frames of reference: velocity triangles. Aerodynamic forces on profiles and blades.
MODULE 2: Incompressible flow machines
Hydraulic machines (pumps, turbines): Hydraulic energy, motor head, head, hydraulic efficiency. Hydraulic similarity theory and dimensionless parameters. Statistical diagrams. Cavitation in pumps and turbines. Turbo pumps and volumetric pumps: fields of application, design aspects, characteristic curves. Machine-plant coupling. Pelton, Francis and Kaplan turbines: fields of application, design aspects, power control.
Wind turbines: General introduction to wind energy and wind turbine technology. Betz’s Theory. Power and thrust coefficients, induction factor, optimization. Turbine regulation strategies.
MODULE 3: Thermal machines
Gas compressors: Thermodynamic transformations: irreversible processes, re-heat effect, efficiency definitions. Centrifugal and axial compressors: design aspects, architecture, operational curves. Instability of compressor operation.
Thermal turbines: Impulse and reactions axial-flow turbine stages. Multi-stage steam turbines: architecture, stage selection, specific issues in the high and low pressure sections.
MODULE 4:Examples of applications to energy systems
Gas Turbines: Ideal and real thermodynamic cycles: optimization for performance and power capacity. Impact of turbine inlet temperature and pressure ratio. Components: compressor, combustor, turbine. Plant layout for stationary and propulsive applications.
Internal combustion engines: Ideal and real thermodynamic cycles. Spark-ignition and compression-ignition engines, two and four strokes engines: working principles, architectures, fields of applications.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
TYPE OF EXAMINATION
The assessment of the skills acquired is based on a written test consisting of 3 exercises - to be carried out with numerical resolution - and 2 open questions.
Taking the written exam requires the ability to make an organic and coupled re-elaboration of the main concepts introduced during the course. The exercises are designed to verify the learning of the main skills required by teaching, such as: (i) the correct writing of mass, power and energy balances in machines, energy systems, and their components; (ii) the correct evaluation of the velocity triangles, the mass flow rate and the Eulerian work echange in the different types of turbomachines (motor and operating, axial and radial, hydraulic and thermal); (iii) to evaluate the machine / plant coupling and calculate the respective characteristic curves; (iv) to know how to predict the operation and performance of geoemtrically-similar hydraulic machines with variable angular speed and size; (v) the ability to carry out simple preliminary sizings. The questions with open answers are aimed at verifying the theoretical knowledge acquired, and aim at verifying the capacity of expressing and organizing the various contents provided during the course.
FINAL EVALUATION
The student will be offered the grade obtained according to the correction of the written test. The exam is passed if a grade of ≥ 18 has been achieved. In case of evaluation ≥ 30, an evaluation of 30/30 will be proposed; in this case, if the student wishes to access the 30 cum laude grade, she/he will have to take an oral exam, whose the organization will be agreed with the Professor. The result of the oral exam will determine the final grade proposed.

Lecture Notes, slides, and exercises available through the course 'WeBeep' page https://webeep.polimi.it/
Dixon, Hall, Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery 6th Edition, Editore: Butterworth-Heinemann 2010, Anno edizione: 2010, ISBN: 9781856177931

L’insegnamento ha l ’obiettivo di fornire agli studenti le conoscenze fondamentali riguardanti le differenti tipologie di motori a combustione interna e i principi sui quali si basa il loro funzionamento. In particolare, viene sviluppata l'analisi dei processi di natura termodinamica e fluidodinamica che sono alla base delle interazioni energetiche tra i fluidi di lavoro e gli organi che costituiscono il motore endotermico, le ragioni che determinano la formazione delle principali emissioni inquinanti e i metodi adottati per il loro controllo e la loro riduzione.

In termini di conoscenza e capacità di comprensione, a seguito del superamento dell'esame, gli studenti saranno in grado di:
descrivere i principi di funzionamento delle diverse tipologie di motori a combustione interna, dei sottosistemi che li compongono e il significato dei principali parametri motoristici;
identificare le curve caratteristiche e le mappe di funzionamento delle varie tipologie di motori endotermici al fine di valutarne l’idoneità alla loro applicazione come macchina motrice;
elencare le modalità con le quali il propulsore viene alimentato dai vari fluidi di lavoro;
distinguere i principali processi di combustione che si realizzano nei motori;
descrivere le ragioni che determinano la formazione delle principali specie inquinanti in camera di combustione e i principi di funzionamento dei sistemi di controllo e riduzione delle emissioni inquinanti posti lungo il sistema di scarico del motore endotermico.
In merito all’ applicazione della conoscenza e della capacità di comprensione acquisite, a seguito del superamento dell'esame, gli studenti potranno:
esaminare un'opportuno propulsore per un determinato impiego in base ai principali parametri motoristici di progetto;
calcolare i parametri caratteristici di un motore a combustione interna;
dimensionare sistemi semplici di alimentazione aria, sistemi semplici di scarico e alcuni componenti del sistema di raffreddamento del motore;
illustrare quali dispositivi di controllo e riduzione delle emissioni inquinanti consentono di rispettare i limiti legislativi imposti.
Il processo di apprendimento verrà monitorato e supportato continuativamente durante lo svolgimento del corso. In particolare, al termine di ogni argomento trattato, alcune domande a risposta multipla verranno affrontate insieme in aula. Al termine del corso, invece, un esempio di tema d'esame verrà analizzato in aula.

Le attività didattiche sono realizzate a mezzo di lezioni frontali e semplici esempi numerici applicativi svolti e commentati durante le lezioni in aula. Approfondimenti tematici saranno svolti anche attraverso l’eventuale coinvolgimento di esperti appartenenti al settore dell’industria motoristica.
L’insegnamento si basa su argomenti divisi in moduli come descritto in seguito:
Aspetti generali
Classificazione dei motori a combustione interna
Campi di impiego dei propulsori
Parametri caratteristici dei motori
Prestazioni dei propulsori
Accoppiamento motore-utilizzatore
Alimentazione aria
Condizioni di flusso attraverso valvole e luci
Coefficiente di efflusso
Diagramma della distribuzione
Descrizione sintetica di sistemi a fasatura variabile
Processo di lavaggio nel motore a due tempi
Luci di lavaggio e di scarico del motore a due tempi
Sovralimentazione meccanica e a gas di scarico
Turbo-sovralimentazione ad impulsi
Turbo-sovralimentazione a pressione costante
Principali tipologie di compressori adottati per i motori a combustione interna
Sistemi di aspirazione e scarico
Effetti dinamici nei condotti del motore: effetto inerziale ed effetti d’onda
Ottimizzazione della geometria dei sistemi di aspirazione e scarico
Sistemi a geometria variabile
Alimentazione combustibile
Caratteristiche chimico-fisiche dei combustibili
Esigenze del motore ad accensione comandata
Alimentazione a carburazione e iniezione del motore ad accensione comandata
Formazione della miscela aria-combustibile nel motore ad accensione comandata
Esigenze del motore ad accensione spontanea
Soluzioni costruttive degli impianti di iniezione per motore ad accensione spontanea
Caratteristiche dello spray nel motore ad accensione spontanea
Moto della carica nel cilindro
Breve descrizione dei moti organizzati turbolenti di swirl, squish e tumble
Processi di combustione
Combustione di una carica omogenea nel motore ad accensione comandata
Geometria della camera di combustione per motori ad accensione comandata
Forme di combustione anomala nel motore ad accensione comandata
Combustione in fase premiscelata e in fase diffusiva nel motore ad accensione spontanea
Geometria della camera di combustione per motori ad accensione spontanea
Formazione e controllo degli inquinanti
Limiti legislativi sulle emissioni dei veicoli stradali
Cicli di omologazione Europei
Emissioni inquinanti dei motori ad accensione comandata e ad accensione spontanea: ossido di carbonio, idrocarburi incombusti, ossidi di azoto, particolato.
Sistemi di controllo delle emissioni per motori ad accensione comandata e ad accensione spontanea
Sistemi di raffreddamento
Processo di trasmissione del calore in un motore endotermico
Cenni sul sitema di raffreddamento a liquido
Cenni sul sitema raffreddamento ad aria
Propulsione ibrida
Cenni sui vari sistemi di accoppiamento motore termico – motore elettrico per la propulsione di veicoli stradali

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
L’esame si svolgerà solo negli appelli nelle date stabilite dal calendario accademico e consiste in una serie di parti scritte. A discrezione del docente, potrà essere svolta una prova orale sostitutiva o integrativa della seconda e/o della terza parte della prova scritta.
L’esame scritto si compone di tre parti da sostenere tutte obbligatoriamente:
prima parte: 10 domande a risposta chiusa;
seconda parte: un esercizio numerico;
terza parte: due domande di teoria.
La prima parte si conclude e viene ritirata prima dello svolgimento della seconda e della terza parte.
Tutti gli studenti iscritti ad un esame possono accedere alla seconda e alla terza parte, indipendentemente dal punteggio conseguito nella prima parte.
Prima parte
Con questa sarà possibile valutare gli studenti per conoscenza di concetti generali relativi a:
tipologie e campi di impiego dei motori a combustione interna;
equazioni che definiscono i parametri motoristici a combustione interna;
aspetti fluidodinamici e termodinamici di base che caratterizzano il motore e della loro influenza sulle sue prestazioni;
modalità di alimentazione dei propulsori;
accorgimenti per la riduzione dei consumi e delle emissioni inquinanti;
tipologie dei sistemi di raffreddamento del motore a combustione interna.
Seconda parte
Con questa sarà possibile valutare gli studenti per la capacità di applicare le conoscenze acquisite:
al calcolo delle prestazioni e dei rendimenti del propulsore;
per la progettazione di massima di un sistema di aspirazione o di scarico;
per il calcolo dei consumi e delle principali emissioni inquinanti;
per la progettazione di massima di un componente del sistema di raffreddamento.
Terza parte
Con questa sarà possibile valutare gli studenti per la conoscenza e la comprensione di contenuti specifici:
scelta di una determinata tipologia di motore noti i principali parametri di funzionamento;
significato fisico dei parametri che caratterizzano i motori a combustione interna;
equazioni fondamentali che governano il funzionamento del motore a combustione interna;
principi di funzionamento e aspetti fluidodinamici dei sistemi di alimentazione fluidi di lavoro dei motori;
processi di combustione nel motore ed effetti sulla formazione delle emissioni inquinanti;
principi di funzionamento dei sistemi di riduzione delle emissioni allo scarico dei motori;
processo di trasmissione del calore in un motore endotermico;
sistemi di propulsione ibrida.
Valutazione finale
Per superare l’esame, gli studenti devono passare la prova scritta o scritta/orale ottenendo un punteggio complessivo uguale o superiore a 18/30.
Ogni parte dell’esame verrà valutata secondo quanto segue:
prima parte: punteggio massimo di 10/30;
seconda parte: punteggio massimo di 6/30;
terza parte: punteggio massimo di 14/30.
L'esame costituisce un'unica prova: le tre parti vanno sostenute integralmente nel medesimo appello e non è prevista la conservazione del punteggio delle singole parti tra un appello e l'altro. Qualora l'esame non risulti superato, lo studente dovrà ripeterlo per intero in un appello successivo, senza possibilità di recuperare o ripetere solo alcune delle parti.

G. Ferrari, Motori a Combustione Interna, Editore: Esculapio, Anno edizione: 2016, ISBN: 9788874889716 https://www.editrice-esculapio.com/ferrari-motori-a-combustione-interna/
G. Ferrari, G. D'Errico, A. Onorati, Internal Combustion Engines, Editore: Esculapio, Anno edizione: 2022, ISBN: 9788893853064 https://www.editrice-esculapio.com/post/ferrari-d-errico-onorati-internal-combustion-engines
G. Ferrari, Internal Combustion Engines, Editore: Esculapio, Anno edizione: 2014, ISBN: 978887488765

L'insegnamento si propone di fornire all’allievo una preparazione di base che, partendo dai principi di termodinamica, fluidodinamica e meccanica che regolano il funzionamento delle turbomacchine, gli permetta di affrontare correttamente i problemi di scelta e di gestione di macchine sia motrici che operatrici. Verranno fornite inoltre alcuni concetti di base relativi alla progettazione fluidodinamica delle turbomacchine.

L'allievo al termine del corso avrà le conoscenze necessarie per comprendere il funzionamento dei diversi modelli di macchina disponibile a mercato.
Sarà in grado di valutarne il funzionamento sia in condizione di massima efficienza che in off-design.
Inoltre lo studente sarà in grado di valutare la soluzione ottimale corrispondente ad un determinato set di vincoli progettuali.
Lo studente acquisirà infine competenze comunicative sulle argomentazioni trattate.

Fondamenti di fluidodinamica: richiami sulle equazioni di conservazione della massa, quantità di moto ed energia. Grandezze di ristagno, equazione di stato per gas perfetti e correzione per gas reali. Numero di Mach, cenni sulle onde d’urto e ventagli di espansione. Flusso monodimensionale in un condotto convergente – divergente. Scambio di forze tra flusso e profili alari. Richiami sullo strato limite.
Richiami di termodinamica: Rappresentazione delle trasformazioni termodinamiche in stadi completi e parametri prestazionali. Equazione di Eulero. Grado di reazione.
Analisi delle turbomacchine: coefficienti dimensionali descrittivi delle macchine, richiami sulla teoria della similitudine idraulica con estensione a flussi comprimibili e viscosi.
Fluidodinamica di profili palari in schiera: Principali elementi geometrici e fluidodinamici di una schiera di pale. Descrizione del flusso all’interno di canali palari con menzione del fenomeno dell’equilibrio radiale e dei criteri di progetto di pale. Effetti di schiera, influenza del numero delle pale e slip factor. Flussi ed effetti secondari in turbomacchine assiali.
Compressori assiali: classificazione ed analisi semplificata del flusso reale ed ideale nei canali palari: ottimizzazione del progetto aerodinamico delle pale mediante criteri di carico e calcolo delle perdite. Descrizione delle problematiche nelle macchine multistadio. Regolazione e limiti di funzionamento: stallo e pompaggio
Compressori centrifughi: fondamenti e studio monodimensionale del flusso. Influenza del numero delle pale e delle perdite. Determinazione dei parametri di ottimo funzionamento. Disegno del canale palare, del diffusore e della voluta. Descrizione delle problematiche nelle macchine multistadio.
Anomalie di funzionamento nei compressori: Fondamenti sullo stallo e pompaggio nei compressori.
Turbine a gas e a vapore: Analisi monodimensionale di stadi a diverso grado di reazione con discussione delle principali correlazioni per il calcolo del flusso a valle della schiera; calcolo delle perdite di schiera e criteri di carico. Descrizione delle problematiche nelle macchine multistadio.

Prova orale obbligatoria
Organizzazione del corso e modalità di verifica
Il corso è organizzato nel secondo semestre del 3° anno della laurea I livello.
La valutazione avviene mediante colloquio al termine del corso ed in tutti gli appelli previsti dal piano di studi.
Nel corso dell'esame orale vengono verificati l'apprendimento dei concetti relativi alla conoscenza delle macchine, del loro funzionamento e delle più comuni soluzioni costruttive.
Si valuterà anche la capacità di scelta della soluzione ottimale assegnati i vincoli di utilizzo.
Infine, la prova orale mira a verificare l'acquisizione di capacità comunicative adeguate.

C. Osnaghi, Teoria delle turbomacchine, Editore: Esculapio editore
Sydney Lawrence Dixon, Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery, Editore: Elsevier,
V. Dossena, G. Ferrari, P. Gaetani, G. Montenegro, A. Onorati, G. Persico, Macchine a Fluido, Editore: CittàStudiEdizioni

L'obiettivo è dotare lo studente di uno spettro di concetti, metodologie e tecniche sui quali fondare azioni efficaci e coerenti per la qualità di prodotti e processi industriali. Gli strumenti presentati vengono collocati con chiarezza nel loro ambito di appartenenza: assicurazione, pianificazione, miglioramento e controllo della qualità.

Frequentando le lezioni e le esercitazioni in aula, lo studente:

• conosce i concetti fondamentali della gestione instriali della qualità;
• sa progettare una carta di controllo di Shewart;
• sa condurre un'analisi di capacità;
• sa progettare un piano d'accettazione;
• sa progettare ed analizzare un esperimento industriale.
  Frequentando i laboratori informatizzati, lo studente:
• apprende/approfondisce l'uso del software MS Excel al fine del calcolo statistico;
• apprende l'uso di software specifici per la progettazione di strumenti "statistical process control".
  Inoltre lo studente
• comprende la diffrenza tra qualità di prodotto e qualità di processo;
• comprende la necessità di basare le decisioni su basi quantitative e non qulitative.

1. Introduzione al corso. Descrizione generale degli argomenti, utilità della disciplina nel mondo del lavoro.
3. Controllo statistico della qualità. Concetto di qualità di processo. Introduzione alle carte di controllo: prestazioni delle carte. Carte di controllo per attributi, carte di controllo per variabili.
4. Capacità di processo. Concetto di capacità di processo. Tolleranze di progetto e tolleranze naturali. Indici di capacità di processo.
5. Piani d'accettazione. Piani di campionamento semplici per attributi: analisi e progetto. Cenni ai piani multipli e sequenziali. Piani e sistemi di campionamento secondo MIL STD 105E. Piani Dodge-Romig. Performance dei piani d'accetazione.
6. Progettazione ed analisi degli esperimenti. Principi generali della progettazione degli esperimenti. Analisi della varianza a uno e due fattori. Blocking. Performance degli esperimenti pianificazione.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale facoltativa (a scelta dello studente)
La prova si svolge in aula informatizzata su PC dell'ateneo o dello studente, in genere ha durata compresa tra una ora e 30 minuti e due ore, e consiste in una serie di esercizi, usualmente tre-quattro. Il voto della prova scritta è in trentatreesimi. L'esame è open-book: durante lo svolgimento è possibile a qualsiasi materiale di riferimento o strumento informatico. Non è ammessa la comunicazione con altri studenti o esterni.
Se lo studente si ritira durante la prova non ci sono penalità.
E' obbligatoria l'iscrizione ad ogni appello a cui si desidera partecipare. Non sono ammesse eccezioni. Nel caso lo studente non possa partecipare è tenuto a cancellare la propria iscrizione.
Per superare l'esame scritto, lo studente deve essere in grado di

• interpretare il testo degli esercizi nel quadro del controllo statistico della qualità;
• progettare e/o applicare, mediante l'uso del calcolatore e i software appresi ad esercitazione, carte di controllo, analisi di capacità e piani d'accettazione,
  e dimostrare di
• aver interiorizzato i concetti di controllo statistico del processo;
• comprenderne appieno il significato e l'impatto sul processo.

Douglas C. Montgomery, Introduction to Statistical Quality Control, Editore: Wiley, Anno edizione: 2019, ISBN: 978-1-119-39930-8
Douglas C. Montgomery, Controllo statistico della qualita', Editore: McGraw Hill, Anno edizione: 2006, ISBN: 9788838662447
Douglas C. Montgomery, George C. Runger, Norma Faris Hubele, Statistica per ingegneri, Editore: EGEA
Douglas C. Montgomery, George C. Runger, Applied Statistics and Probability for Engineers, Editore: John Wiley & Sons
Petrò Stefano, Slides delle lezioni e delle esercitazioni, Anno edizione: 2026

L'insegnamento si propone di dotare gli allievi delle conoscenze di base inerenti la gestione della produzione industriale ed i sistemi di logistica interna di stabilimento.
Il corso fornisce allo studente conoscenze riguardanti i sistemi produttivi, la loro organizzazione operativa, le tecniche e i modelli di gestione della produzione (gestione dei materiali, pianificazione e programmazione della produzione), i modelli di organizzazione operativa, gli strumenti teorici e numerici per la progettazione, il dimensionamento e la gestione dei sistemi logistici di supporto. Il corso introduce anche le logice Lean di gestione della produzione ed alcuni strumenti tipici per il miglioramento dei processi.

Al termine del corso agli studenti avranno fatto propri contenuti e pratiche d’esercizio secondo quanto stabilito negli obiettivi formativi.
In termini di conoscenza e capacità di comprensione, gli studenti saranno in grado di:
Distinguere i sistemi produttivi;
Comprendere il flusso informativo necessario per la gestione dei processi produttivi industriali;
Comprendere le dinamiche e le variabili dei diversi sistemi di gestione della produzione;
Riconoscere i sistemi logistici e le loro caratteristiche.
In merito all’ applicazione della conoscenza e della capacità di comprensione acquisite, gli studenti potranno:
Applicare algoritmi risolutivi e di dimensionamento all’ambito produttivo e logistico;
Conoscere ed applicare le regole per la determinazione del carico di lavoro delle risorse produttive;
Modellizzare (in maniera semplice) i sistemi produttivi secondo schemi riconosciuti e consolidati in letteratura;
Attraverso esercizi ed esempi industriali gli studenti inoltre acquisiranno la capacità di formulare giudizi in autonomia, ovvero classificare ed organizzare le soluzioni secondo schemi di letteratura che permetteranno loro di comprendere meglio le ragioni delle scelte industriali.

Le attività didattiche sono realizzate a mezzo di lezioni frontali ed esercitazioni.
L’insegnamento si basa su argomenti divisi in moduli come descritto in seguito:
Gestione dei Sistemi Produttivi
Introduzione ai Sistemi Produttivi
I sistemi di valutazione e misura delle prestazioni
La valutazione economica delle scelte industriali
Production Planning & Production Control: Pianificazione Pluriennale, Aggregata, Pianificazione dei Fabbisogni e Programmazione Operativa
Bill of Material loro utilizzo nel sistema di pianificazione
Il Toyota Production System
Sistemi Logistici
Introduzione ai Sistemi Logistici
Sistemi di Stoccaggio
Metodologie di Picking
Reti Distributive

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
Valutazione continua condizionata (a scelta del docente)
Gli studenti passeranno con successo l’esame scritto, rispondendo ad una serie di domande (aperte o chiuse) teoriche ed ad una serie di esercizi numerici. L’esame, dovendo verificare sia la preparazione teorica, sia quella pratica, darà pari importanza alla parte teorica ed a quella numerica. Per la parte teorica si darà importanza sia alla completezza delle risposte, sia alla incisività e precisione delle stesse. Per la parte di esercizi, si darà importanza sia alla precisione del calcolo, sia alla capacità di modellizzare il problema in una veste completa, evitando la mera applicazione delle formule, prediligendo la completa comprensione del problema.
Valutazione finale
Per superare l’insegnamento, gli studenti devono in maniera soddisfacente l’esame scritto. L’esame verrà valutato considerando le risposte fornite dallo studente:
Per la parte teorica si darà importanza sia alla completezza delle risposte, sia alla incisività e precisione delle stesse.
Per la parte di esercizi, si darà importanza sia alla precisione del calcolo, sia alla capacità di modellizzare il problema in una veste completa, evitando la mera applicazione delle formule, prediligendo la completa comprensione del problema.
Per la valutazione finale, ad ogni risposta corretta verrà assegnato un punteggio che dipenderà dalla complessità della domanda.

Matteo Casadio Strozzi, Lorenzo Sala, Gestione dei Sistemi Produttivi e della Logistica, Editore: Esculapio, Anno edizione: 2024, ISBN: 8893854325 https://www.editrice-esculapio.com/post/casadio-strozzi-sala-gestione-dei-sistemi-produttivi-e-della-logistica
Matteo Casadio Strozzi, Lorenzo Sala, Esercizi di Gestione dei Sistemi Produttivi e della Logistica, Editore: Esculapio, Anno edizione: 2025, ISBN: 978-8893854788
Andrea Sianesi, La Gestione del Sistema di Produzione, Editore: Etas, ISBN: 978-88-453-1641-8
Margherita Pero; Tommaso Rossi, Esercizi di gestione dei sistemi produttivi, Editore: CUSL
Fabrizio Dallari; Gino Marchet, Casi applicativi di logistica industriale, Editore: CUSL

L'insegnamento si propone di dotare gli allievi delle conoscenze di base inerenti la comprensione del contesto aziendale e delle interazioni con gli altri soggetti del sistema economico. Il corso fornisce allo studente conoscenze circa:
1) gli obiettivi e le finalità dell'impresa;
2) le tecniche quantitative di misurazione delle attività di impresa;
3) l’analisi dei costi e la valutazione degli investimenti.

A seguito del superamento dell’esame, lo studente:

• comprende e conosce gli obiettivi e le finalità dell'impresa
• comprende e conosce le tecniche quantitative di misurazione delle attività di impresa
• comprende e conosce le finalità e la struttura del bilancio d'esercizio
• comprende, conosce ed è in grado di applicare l’analisi dei costi e la valutazione degli investimenti

Concetti introduttivi: L'attività economica e l'economia aziendale. L'impresa e l'ambiente esterno. L'impresa: forme giuridiche e tipologie.
La contabilità esterna: Capitale d'impresa e reddito di esercizio. Le determinazioni di sintesi: il bilancio e la sua interpretazione. Stato patrimoniale e Conto economico. I principali indici per comprendere l'attività d'impresa.
Decisioni aziendali: Le decisioni di breve periodo. Variabilità dei costi e analisi di break-even. Uso dei costi per le decisioni non routinarie. Valutazione degli investimenti. Aspetti strategici e analisi finanziarie nella valutazione degli investimenti. Il principio dell'attualizzazione e le tecniche VAN, PI, Payback e TIR.
Contabilità interna:La nozione di costo. Costi di prodotto e costi di periodo. Classificazioni, configurazioni e allocazioni dei costi con i metodi Job Order Costing, Process Costing e l'Activity Based Costing.
Testi consigliati
Il materiale disponibile sul sito WeBeeP del corso è esaustivo. Non sono necessari testi di supporto.

Prova scritta obbligatoria, con prove in itinere
Prova orale facoltativa (a scelta dello studente) o condizionata (a scelta del docente)
Organizzazione del corso
Il corso di Organizzione di Impresa è integrato con quello di Impianti di Produzione (5+5 crediti). Le lezioni sono suddivise in due emi-semestri. Il primo emi-semestre (settembre-ottobre) è dedicato a Organizzazione d'Impresa. Il secondo (novembre-dicembre) a Impianti di Produzione.
Modalità di verifica
La verifica dell’apprendimento consiste in una prova scritta obbligatoria, che prevede quesiti teorici e esercizi numerici su entrambe le parti del corso. La prova scritta si intende superata con un punteggio minimo di 18/30 totali, di cui non meno di 5 punti in ciascuna delle due parti (Organizzazione e Impianti).
È inoltre previsto un breve colloquio orale da sostenere nello stesso appello. La prova orale è obbligatoria solo per confermare una votazione maggiore o uguale a 28/30 nella prova scritta ed è facoltativa, a richiesta dello studente, per chi ha conseguito una valutazione di almeno 24/30 nella prova scritta. Non è prevista la possibilità della prova orale per valutazioni inferiori a 24/30.
Prove in itinere
È possibile sostenere l'esame sotto forma di 2 prove in itinere, di cui la prima prova scritta da sostenersi a novembre sugli argomenti di Organizzazione d'Impresa, e la seconda prova scritta da sostenersi nella prima data di appello invernale sugli argomenti di Impianti di Produzione. Resta fermo l'orale obbligatorio per punteggi totali >=28/30 e facoltativo per punteggi >=24/30. Eventuali voti parziali nelle prove in itinere non finalizzati entro il primo appello invernale decadono e non sono tenuti validi nelle date d'esame successive.
Studenti che avessero eventualmente a piano solo il corso di Organizzazione di 5 crediti, sono soggetti alle medesime regole. Si suggerisce di contattare la docente in questo caso.

Slides e materiale didattico distribuito su WeBeeP https://webeep.polimi.it/my/
Note: Le slides e il materiale didattico distribuito dal docente su WeBeeP sono aggiornati ed esaustivi.

Obiettivi dell'insegnamento sono:

• fornire la conoscenza di base inerente le problematiche relative alla progettazione e alla realizzazione di un impianto industriale;
• presentare un insieme di metodi e strumenti, sia qualitativi che quantitativi, per la comprensione, analisi e soluzione di problematiche relative alla progettazione e alla realizzazione di un impianto industriale.
• applicare i criteri e i metodi sopracitati alla soluzione di problemi tipici di impianti manifatturieri di piccol-media dimensione.
  In particolare vengono approfonditi i problemi e gli approcci fondamentali per la valutazione di fattibilità di un'investimento industriale, la progettazione del layout di impianto, la pianificazione dei progetti, la valutazione del rischio finalizzata alla gestione della sicurezza di impianto e dei luoghi di lavoro.

Lo studente cha ha superato con successo l'esame:

• conosce e comprende i contenuti di uno studio di fattibilità di un impianto industriale;
• redige uno studio di fattibilità per progetti industriali di piccole-medie dimensioni;
• applica algoritmi di ottimizzazione di layout di impianti manifatturieri, sia per la progettazione ex novo, sia per il miglioramento di layout esistenti;
• conosce i criteri, le fasi e gli strumenti fondamentali per la pianificazione dei progetti
• pianifica un progetto industriale di piccole-medie dimensioni, negli aspetti di definizione dello scopo del lavoro (WBS), dell'organizzazione di progetto (OBS), dei tempi (GANTT e diagramma delle precedenze) e dei costi di realizzazione;
• conosce i metodi per la valutazione del rischio industriale e occupazionale;
• comprende i contenuti del documento di Valutazione dei Rischi (DVR) e ne valuta criticamente gli spetti metodologici;
• esegue l'analisi e valutazione dei rischi occupazionali in contesti manifatturieri;
• applica le principali tecniche di analisi di rischio (FMECA, FTA, ETA) a problematiche di sicurezza industriale di bassa-media complessità.

Studio di fattibilità di un impianto: Analisi della filiera logistico produttiva. Studio di mercato e valutazione della capacità produttiva richiesta. Scelta dell’ubicazione e della tipologia di fabbricati. Scelta del ciclo produttivo e distributivo. Analisi dei costi di realizzazione, produzione e distribuzione. Analisi di rischio e sensitività per la valutazione economico finanziaria dell’iniziativa.
Progettazione del layout: Analisi delle relazioni e dei flussi di materiali. Formulazione delle alternative di layout e definizione dei criteri di scelta. Algoritmi di progettazione e miglioramento del layout. Determinazione automatica della sistemazione relativa dei reparti. Sviluppo temporale dell’impianto secondo parametri di flessibilità ed innovazione tecnologica e organizzativa.
Dimensionamento degli impianti: Programmazione Lineare (PL) e Programmazione Lineare Mista Intera (PLMI). Analisi di sensitività e shadow price. Problemi di localizzazione e problemi di pianificazione.
Realizzazione di un progetto di impianto (cenni): Le fasi caratteristiche del progetto di impianto: ingegneria di base, ingegneria di dettaglio, approvvigionamenti, costruzione e montaggio, avviamento e collaudo. Criteri e strumenti per la gestione di un progetto di impianto (WBS, OBS). Preventivazione e controllo integrato di tempi e costi. Cenni sui principali software di project management.
Sicurezza nei luoghi di lavoro: Infortuni e malattie professionali. La normativa sulla sicurezza sul lavoro. Analisi di rischio. Analisi degli infortuni.
Sicurezza industriale: Incidente industriale. Tecniche di analisi della sicurezza (albero degli eventi, albero dei guasti, operabilità, …).

Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
Per ciascuno degli argomenti affrontati, l'attività didattica si articola in:

• lezioni frontali, in cui vengono introdotti gli elementi essenziali del problema tecnico-economico da risolvere e i criteri e metodi per la progettazione di una soluzione razionale,
• esercitazione d'aula, in cui viene proposta la risoluzione di un problema realistico inerente il tema in oggetto.
  A partire dalle esercitazioni d'aula, gli allievi sono invitati a produrre degli elaborati completi che costituiscono elemento per la valutazione delle capacità di comprensione e applicazione pratica dei criteri e metodi specifici. Ai fini del superamento dell'esame ciascun allievo deve presentare e ricevere valutazione sufficiente in almeno 3 elaborati sui 4 proposti dal docente.
  Durante lo svolgimento del corso, gli allievi saranno anche impegnati nello svolgimento di un progetto a gruppi (massimo 4 allievi per gruppo), su un tema scelto da ciascun gruppo e concordato con il docente. Il completamento del progetto, che viene sviluppato anche attraverso due sessioni di revisione in aula, si concretizza con la redazione di un rapporto finale ed una presentazione orale di 10-15 minuti da parte del gruppo estensore. Il progetto mira a valutare nell'allievo la capacità di impiego autonomo di un sotto-insieme di criteri e strumenti forniti nel corso ai fini dell'analisi, comprensione e identificazione della possibile soluzione di un problema articolato a bassa-media complessità.
  La valutazione finale è così composta: 50% valutazione del progetto (rapporto e presentazione) + 50% media delle valutazioni dei 3 elaborati

Pareschi A., Impianti Industriali, Editore: Esculapio
Caron F., Wegner R., Studio di fattibilità, layout, simulazione, Editore: CUSL
Caron F., Gestione dei progetti di impianto, Editore: CUSL
Calabrese A., Gestione degli impianti industriali, Editore: CUSL
AA.VV, Manual for the Preparation of Industrial Feasibility Studies, Editore: UNIDO www.unido.org

L'insegnamento si propone di dotare gli allievi delle conoscenze di base inerenti i sistemi di produzione e la progettazione dei principali servizi di stabilimento.
La formazione è strutturata in modo da consentire all'allievo di comprendere le principali problematiche, di acquisire le tecniche per un organico approccio alla loro soluzione, di potere efficacemente interagire con le altre professionalità coinvolte nella progettazione e nella gestione del sistema produttivo.
Il corso fornisce allo studente conoscenze circa: 1) l’analisi dei costi e la valutazione degli investimenti; 2) i criteri e metodi di progettazione degli impianti; 3) il dimensionamento dei sistemi produttivi e degli impianti di servizio.

Conoscenza e comprensione
A seguito del superamento dell’esame, lo studente:

• conosce i principi fondamentali, generalizzazioni, teorie e concetti relativi alla progettazione, gestione e verifica delle prestazioni degli impianti industriali;
• conosce i termini e i principi di base dei processi industriali, dell’analisi dei costi e della valutazione economica degli investimenti;
• comprende le caratteristiche, le esigenze e i vincoli legati alla progettazione e gestione degli impianti e dei servizi tecnici di stabilimento.
  Capacità di applicare conoscenza e comprensione
  A seguito del superamento dell’esame, lo studente:
• è in grado di applicare la conoscenza a specifici problemi del settore industriale tramite analisi tecnico-economiche
• è in grado di selezionare i principi utili per ottenere soluzioni a problemi legati all’organizzazione, al dimensionamento e alla gestione di impianti industriali;
• progetta impianti, servizi tecnici di stabilimento e sistemi di produzione di beni e servizi;
• misura le prestazioni di un sistema produttivo o impiantistico mediante indicatori tecnico-economici;
• definisce le specifiche di un sistema impiantistico tenendo conto dei vincoli tecnici, economici e organizzativi;
• modella in termini astratti il sistema in esame per simularne il comportamento e valutarne l’efficacia.
  Autonomia di giudizio
  A seguito del superamento dell’esame, lo studente:
• applica in autonomia strumenti e metodi per l’analisi dei costi, la valutazione degli investimenti e la scelta tra alternative progettuali;
• elabora proposte progettuali autonome e giustificate in relazione al contesto ed ai vincoli operativi.
  Abilità comunicative
  A seguito del superamento dell’esame, lo studente:
• è in grado di comunicare in modo chiaro, efficace e con terminologia tecnica appropriata le problematiche connesse alla progettazione e gestione degli impianti industriali;
• è in grado di strutturare relazioni progettuali/studi di fattibilità comprensibili a interlocutori specialisti e non specialisti.
  Capacità di apprendimento
  A seguito del superamento dell’esame, lo studente:
• possiede le basi metodologiche per affrontare studi avanzati e specializzazioni nell’ambito dell’ingegneria industriale;
• riconosce l’importanza del continuo aggiornamento delle competenze tecniche e manageriali per l’adattamento a contesti produttivi in evoluzione.

Le attività didattiche sono realizzate a mezzo di lezioni frontali, esercitazioni e sessioni interattive.
L’insegnamento si basa su argomenti divisi in moduli come descritto in seguito:
Modulo 1 – Presentazione del Corso
Obiettivi del Corso; Organizzazione del Corso
Modulo 2 – Impianto Industriale
Definizione di impianto; La classificazione degli impianti di produzione; La classificazione degli impianti di servizio; Lo schema generale di progettazione di un servizio
Modulo 3 – Introduzione ai Sistemi Produttivi
Prestazioni; I sistemi di Fabbricazione; I sistemi di Assemblaggio; Trend di Evoluzione
Modulo 4 – Variabili Economiche
La funzione di produzione di un’impresa; L’equilibrio dell’impresa nel breve periodo; I costi; Criteri di valutazione della redditività degli investimenti industriali; Durata dei beni strumentali
Modulo 5 – Programmazione Lineare
Formulazione, Criteri e Strumenti di Progettazione; La Programmazione Lineare
Modulo 6 – Affidabilità e Disponibilità degli Impianti Meccanici
Analisi Affidabilistica; Affidabilità e Disponibilità dei Componenti; Affidabilità e Disponibilità dei Sistemi
Modulo 7 – Progettazione Impianti: Scelte di Centralizzazione e Frazionamento
Frazionamento, dimensionamento e localizzazione; I costi per la progettazione; La scelta della configurazione; Accumulatore
Modulo 8- Servizio Elettrico
Il servizio elettrico per gli impianti industriali; Dimensionamento del servizio elettrico; Rifasamento; Correnti di corto circuito; Protezione degli impianti e degli operatori
Modulo 9 – Servizio di Illuminazione
Elementi di fotometria e illuminotecnica; Progettazione degli impianti: metodologie di calcolo; Caratteristiche tecniche dei componenti: lampade e apparecchi; Verifiche illuminotecniche; Verifica economica
Modulo 10 – Servizio Idraulico
Elementi di base di un impianto; Le perdite di carico di un impianto; Le pompe; Sistemi serie e parallelo; Il fenomeno della cavitazione
Modulo 11 – Servizio di Ventilazione e Aspirazione
Impianti di ventilazione e aspirazione – Generalità; Ventilatori; Dimensionamento dei condotti dell’aria; Impianti di aspirazione; Le perdite di carico; Filtrazione dell’aria

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
Modalità di valutazione
La verifica dell’apprendimento consiste in una prova scritta. La prova orale è generalmente obbligatoria per votazioni pari a 18/30 e 30/30 e comunque sempre facoltativa. Entrambe le prove vertono su tutti gli argomenti trattati nel corso.
Esame scritto
Con questo esame sarà possibile valutare gli studenti per la conoscenza e capacità di comprensione acquisite, la loro conseguente applicazione e l’abilità di comunicare i contenuti appresi. Tale esame, che l’allievo deve superare con una votazione non inferiore a 18/30, consiste in una prova strutturata che prevede sia esercizi numerici e che quesiti a risposta aperta.
Esame orale
Con questo esame sarà possibile valutare gli studenti per la conoscenza e capacità di comprensione acquisite e l’abilità di comunicare verbalmente i contenuti appresi. La prova orale consiste nel rispondere a domande, in forma aperta, che vertono su tutti gli argomenti trattati nel corso, corredando la forma discorsiva con equazioni e grafici, in un’esposizione sintetica e completa.
Valutazione finale
Per superare l’insegnamento, gli studenti devono in maniera soddisfacente superare l’esame scritto e l'eventuale prova orale. L’esame verrà valutato secondo quanto segue:
La prova scritta con esercizi numerici ha lo scopo di evidenziare le conoscenze dello studente e la sua capacità di applicare i criteri e i metodi per la progettazione e dimensionamento dei principali servizi di stabilimento, i criteri economici di dimensionamento degli impianti e la valutazione degli investimenti;
La prova scritta con domande teoriche (aperte) ha lo scopo di mettere in evidenza la conoscenza dello studente, la competenza nell’impiego del lessico specialistico e la sua capacità di comunicare;
La prova orale con domande aperte ha lo scopo di evidenziare la capacità degli studenti di fare collegamenti tra gli argomenti del corso e dei corsi precedenti, di evidenziare la capacità dello studente di comprendere e applicare le conoscenze e la sua capacità di comunicare.

Francesco Turco, Principi Generali di Progettazione degli Impianti Industriali, Editore: Clup
Antonio Calabrese, Impianti Meccanici, Editore: CUSL
E. Cagno, M. Mancini, G. Miragliotta, P. Trucco, Esercizi di impiantistica industriale, Editore: CUSL
Andrea Sianesi, La Gestione dei Sistemi di Produzione, Editore: Rizzoli ETAS

L’insegnamento ha lo scopo di fornire le competenze necessarie per comprendere le principali funzionalità dei più moderni sistemi Computer Aided Design (CAD) e per il corretto uso di tali sistemi nell'ambito delle attività di progettazione e sviluppo di prodotti industriali.

Al termine del corso, gli studenti avranno fatto propri i contenuti e le pratiche d’esercizio secondo quanto stabilito negli obiettivi formativi.
In termini di conoscenza e capacità di comprensione, gli studenti saranno in grado di:
discutere le modalità di gestione dei modelli parametrici mediante software CAD;
descrivere i metodi di approccio all'organizzazione dei modelli geometrici finalizzati al loro successivo uso nello sviluppo prodotto;
identificare le regole matematiche adottate per la descrizione delle entità geometriche nei sistemi Computer Aided (CA);
elencare le tecniche di preparazione dei modelli CAD per l'interscambio dei dati tra sistemi;
sintetizzare le tecniche di gestione dei dati tecnici di prodotto.
In merito all’ applicazione della conoscenza e della capacità di comprensione acquisite, gli studenti potranno attuare quanto appreso:
alla gestione dati di un modello CAD di assieme relativo a un prodotto industriale e delle parti componenti ai fini progettuali;
alla realizzazione di modelli geometrici finalizzati al loro uso per l'analisi cineto-dinamica, strutturale e per la definizione del percorso utensile e il disegno di dettaglio;
alla creazione di disegni di dettaglio per la trasmissione dell'informazione necessaria alla realizzazione di prodotti e componenti di macchine;
alla realizzazione e uso di librerie di modelli CAD di componenti industriali standard e tipizzati;
alla gestione parametrica di modelli geometrici.
Attraverso la didattica laboratoriale, gli studenti acquisiranno inoltre la capacità di formulare giudizi in autonomia, ovvero di analizzare e confrontare le metodologie di approccio alla modellazione geometrica finalizzata alla progettazione di prodotti industriali e componenti, selezionando le più idonee alle esigenze della progettazione in corso.
Inoltre, attraverso l’assegnazione di progetti ed esercizi, gli studenti saranno in grado di pianificare e progettare autonomamente il modello geometrico di assieme di un prodotto industriale, formulando la struttura organizzativa del modello, valutando le soluzioni costruttive più adatte al tema proposto e spiegandone, mediante l’uso degli strumenti di trasmissione dell’informazione progettuale, le funzionalità e le prescrizioni necessarie per la sua realizzazione fisica.
Infine, gli studenti avranno migliorato le loro capacità comunicative, ovvero saranno in grado di preparare la documentazione necessaria alla realizzazione di un prodotto industriale mediante la creazione dei disegni tecnici, integrandola con le metodologie digitali di interscambio dell’informazione proprie dei sistemi CA.

L'insegnamento è articolato in un ciclo di lezioni frontali e di attività di didattica laboratoriale svolte in un laboratorio informatico.
Nell'insegnamento sono affrontati i temi propri della progettazione assistita dal calcolatore (CAD) e descritte le principali metodologie utilizzate nella modellazione geometrica e morfologica dei componenti e nella definizione dell’architettura degli assiemi di macchine.
Particolare attenzione è riservata ai metodi di realizzazione e gestione del modello geometrico digitale per il suo utilizzo nell’intero ciclo di sviluppo prodotto; pertanto sono trattate: le tecniche di modellazione parametrica, utili per la gestione di famiglie di parti e per applicazioni di proporzionamento e validazione geometrica; le metodologie di assemblaggio, top-down e bottom-up, adatte al progetto e alla simulazione ingegneristica di macchine e componenti industriali; le modalità di organizzazione e integrazione delle informazioni sul ciclo di vita del prodotto in formato digitale, ovvero le tecnologie Product Data e Life-cycle Management (PDM, PLM).
L'insegnamento privilegia le attività di laboratorio, durante le quali lo studente, con la guida del docente e dei tutor, acquisisce familiarità con i metodi, le tecniche e gli strumenti, realizzando e sviluppando esempi tratti dal mondo industriale, volti a chiarire e applicare gli aspetti teorici.
L’insegnamento si basa su argomenti divisi come descritto in seguito:
Processo di sviluppo del prodotto e relativi strumenti. Gli strumenti “Computer Aided” nell’ambito delle attività di definizione e di sviluppo del prodotto. Integrazione degli strumenti CA nei sistemi di gestione aziendale PDM e PLM; applicazioni industriali. Considerazioni sulla progettazione finalizzata alla scelta dei materiali, dei processi produttivi e dei criteri di dismissione a fine vita del prodotto.
Introduzione alle tecniche ed agli strumenti CAD. Oggetti reali, modelli, rappresentazioni. Evoluzione storica delle tecniche “Computer Aided” per il disegno tecnico e la modellazione geometrica. Documentazione tecnica del prodotto (modelli 3D, disegni tecnici e commerciali).
Modellazione geometrica delle macchine. Modellazione geometrica e morfologica dei componenti delle macchine e definizione dell’architettura degli assiemi di macchine. Approcci bottom-up e top-down. La modellazione di parti in lamiera e di componenti saldati. Esempi applicativi.
Modellazione parametrica ed associativa. Tecniche di modellazione parametrica ed associativa. Concetto di vincolo e parametro, configurazioni parzialmente o completamente vincolate. Definizione delle relazioni spaziali nei complessivi di macchina, concetto di associatività e funzioni per la verifica delle interferenze. Modellazione di famiglie di parti. Metodi di proporzionamento e di validazione geometrica. Esempi applicativi.
Metodologie e strumenti di simulazione. L’integrazione di tecniche di modellazione e di simulazione per il Virtual Prototyping. Classificazione delle tecniche e degli strumenti di simulazione. La simulazione e lo studio del movimento nelle macchine e nei meccanismi. Il modello geometrico e le verifiche strutturali. Esempi applicativi.
Evoluzione delle tecniche CA. Evoluzione delle tecniche “Computer Aided” per la progettazione. Sistemi Knowledge Based, Reverse Engineering, Rapid prototyping, Virtual e Mixed Reality. Esempi applicativi.
Lavoro d’anno. La parte finale del corso prevede lo sviluppo di un progetto, normalmente derivato da esempi industriali, con l’impiego integrato di sistemi CAD. Il progetto viene realizzato da gruppi di due o tre studenti utilizzando le tecniche e i sistemi appresi durante il corso stesso..

Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
L’esame consiste nell’elaborazione, presentazione e discussione di un progetto volto alla definizione di un prodotto industriale mediante tecniche di CA, svolto in gruppo e scelto in accordo con il docente.
Nello specifico, lo sviluppo del progetto e la sua presentazione mirano a verificare le conoscenze:
di gestione e realizzazione di modelli CAD di prodotti industriali, sia di assieme che di singoli componenti, congruenti con le funzionalità del prodotto e per il suo assemblaggio;
di realizzazione di modelli geometrici CAD finalizzati a un particolare uso all'interno del ciclo di progettazione e sviluppo prodotto;
di creazione di disegni di dettaglio per la trasmissione dell'informazione necessaria alla realizzazione di parti e assiemi di prodotti;
di utilizzo delle librerie di componenti standard e tipizzati.
La discussione dell’elaborato è finalizzata, invece, a verificare le conoscenze:
dei metodi di modellazione geometrica propri dei sistemi Computer Aided Design (CAD);
delle metodologie di realizzazione dei modelli tridimensionali finalizzati alla simulazione numerica Modelling for X (MfX);
delle tecniche di scambio dati tra sistemi Computer Aided (CA);
delle tecniche di gestione dei dati di prodotto.
Per acquisire i crediti dell’insegnamento, gli studenti devono in maniera soddisfacente completare il progetto dato e dimostrare di avere acquisito le conoscenze descritte.

Note docente https://webeep.polimi.it/
BALDASSINI LUIGI, VADEMECUM PER DISEGNATORI E TECNICI, Editore: HOEPLI, Anno edizione: 2019, ISBN: 9788820389307 https://www.hoepli.it/libro/vademecum-per-disegnatori-e-tecnici/9788820389307.html

L'insegnamento intende fornire le conoscenze e competenze necessarie per svolgere le attività di sviluppo prodotto e di progettazione strutturale di alcune tipologie fondamentali di elementi delle macchine (assi ed alberi, cuscinetti, ingranaggi, cinghie di trasmissione, collegamenti filettati, molle, ecc.) e dei loro assiemi in sistemi meccanici funzionali mediante l’utilizzo dei moderni strumenti informatici.
Più in dettaglio, gli obiettivi che l'insegnamento si pone sono:
· introdurre i metodi e gli strumenti analitici della progettazione strutturale meccanica;
· applicare i metodi e gli strumenti della progettazione meccanica al dimensionamento e alla verifica dell’integrità strutturale degli elementi di macchina considerati, con valutazione critica dei risultati;
· applicare i concetti di base dell’analisi numerica strutturale lineare-elastica ad elementi finiti con valutazione critica dei risultati;
· presentare casi studio reali di sistemi o sotto-sistemi meccanici, da comprendere, analizzare e progettare.
Presenta inoltre le modalità di gestione delle informazioni e della documentazione di prodotto per operare efficacemente nelle realtà produttive e dei servizi.

Conoscenza e comprensione
Al superamento del corso, gli studenti avranno acquisito conoscenze in merito a:
· Fasi e attività del processo di sviluppo prodotto
· L’approccio funzionale alla progettazione di sistemi
· Metodologie e strumenti di base per la prototipazione virtuale
· Sistemi e tecniche di progettazione assistita dal calcolatore
· La struttura gerarchica del prodotto e le modalità di gestione delle relative informazioni
· Le metodologie ed i principi analitici della progettazione strutturale meccanica
· La funzionalità strutturale degli elementi di macchina considerati e degli assiemi che li coinvolgono
· Le tecniche di dimensionamento e verifica strutturale degli elementi di macchine
· I fondamenti teorici e le tecniche operative dell'analisi numerica strutturale lineare-elastica effettuata mediante il metodo agli elementi finiti
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
A seguito del superamento dell’esame, lo studente avrà acquisito inoltre capacità applicative riguardo a:
· La realizzazione di modelli parametrici di parti e di assiemi
· La produzione delle tavole tecniche con le relative annotazioni
· L’utilizzo di librerie di componenti
· I formati dei dati per l’interoperabilità
· L'analisi cinematica di sistemi meccanici in un ambiente integrato di modellazione e simulazione
· Le analisi ergonomiche condotte con manichini virtuali
· Esecuzione di calcoli strutturali di componenti e sistemi meccanici
· Partendo dal disegno tecnico, comprendere e descrivere il funzionamento di un sistema meccanico dal punto di vista strutturale e funzionale
· Dimensionare e verificare l’integrità strutturale dei principali elementi di macchine
· Impostare e risolvere l'analisi strutturale numerica lineare-elastica di sistemi meccanici semplici mediante il metodo agli elementi finiti
· Applicare le conoscenze acquisite alla progettazione e realizzazione di un componente meccanico da testare in laboratorio
Attraverso opportuni esercizi applicativi, gli studenti inoltre acquisiranno la capacità di formulare giudizi in autonomia, ovvero:
· valutare criticamente i risultati del processo di progettazione strutturale di un sistema meccanico
· valutare criticamente i risultati dell'analisi strutturale numerica lineare-elastica di un sistema meccanico semplice mediante il metodo agli elementi finiti
· acquisire capacità di lavoro in gruppo e valutazione pratica delle scelte progettuali tramite esperienza in laboratorio

L'insegnamento prevede lezioni frontali, attività in laboratorio informatico durante le quali lo studente, con la guida del docente e di tutor, acquisisce familiarità con le tecniche e gli strumenti, realizzando esempi atti a chiarire ed applicare gli aspetti teorici, attività di laboratorio tradizionale e numerico-analitico nel quale lo studente analizza e studia sistemi meccanici reali (didattica partecipativa).
Le lezioni frontali e le attività laboratoriali introducono concetti essenziali sugli aspetti tecnici dello sviluppo prodotto, sull’organizzazione delle attività e la gestione delle informazioni, sulle tecnologie IT di supporto e sulla progettazione strutturale.
Argomenti:
Processo di sviluppo prodotto e relativi strumenti. Fasi dello sviluppo prodotto. Metodi di progettazione. Le attività e gli strumenti “computer-aided” per progettare; applicazioni industriali.
Organizzazione dell'attività di progettazione. Dai customer requirements alla specifica tecnica. Pianificazione delle attività progettuali. Diagramma di Gantt. Controllo del processo di progettazione.
Introduzione alle tecniche ed agli strumenti CAD. Oggetti reali, modelli, rappresentazioni. Schemi di rappresentazione per solidi. Documentazione tecnica di prodotto (modelli 3D, disegni tecnici e commerciali): esempi.
Modellazione geometrica delle macchine. Elementi di geometria computazionale: curve e superfici. Modellazione feature-based: le principali feature di modellazione. Approcci top-down e bottom-up. Modellazione di componenti di macchine: esempi.
Modellazione parametrica ed applicazioni. Tecniche di parametrizzazione. Modellazione di famiglie di parti. Rappresentazione di criteri di scelta, dimensionamento e verifica.
Metodologie e strumenti di simulazione. L’integrazione di tecniche di modellazione e simulazione per il Virtual Prototyping. Classificazione delle tecniche e degli strumenti di simulazione. La simulazione e lo studio del movimento nelle macchine e nei meccanismi. Il modello geometrico e le verifiche strutturali. Esempi applicativi.
Ulteriori tecnologie IT per lo sviluppo prodotto. Reverse Engineering. Dal prototipo virtuale a quello fisico (Additive Manufacturing). Applicazioni di Realtà Virtuale e Aumentata.
Gestione delle informazioni di prodotto nel sistema informativo aziendale. Formati per la gestione delle informazioni geometriche (proprietari, IGES, STEP, DXF, STL, VRML) per sistemi di modellazione, simulazione, visualizzazione. Le tipologie di informazioni gestite dalle organizzazioni produttive e i relativi strumenti. Ruolo delle informazioni di prodotto e la loro gestione (sistemi PLM).
Progettazione strutturale meccanica. Motivazioni e cedimenti in esercizio, specifiche di progetto, pre-dimensionamento e verifica, coefficiente di sicurezza, il ruolo dei materiali, il ruolo delle normative.
Assi ed alberi. Progetto e dimensionamento, verifiche statiche (resistenza e deformata sotto carico) e a fatica, velocità critiche.
Collegamenti albero-mozzo. Progetto e dimensionamento, accoppiamenti forzati, accoppiamenti con chiavetta e linguetta, profili scanalati, spine e perni.
Ruote dentate. Progetto e dimensionamento (fattori sintetici di sollecitazione), verifica a usura e a flessione, tolleranze, correzioni di profilo.
Trasmissioni a cinghia. Progetto e dimensionamento, analisi dello stato di sforzo nella cinghia. Cinghie piatte, trapezoidali, sincrone. Scelta della cinghia a catalogo.
Molle. progetto e dimensionamento, molle assiali, di flessione e di torsione, molle a elica cilindrica e a balestra.
Cuscinetti a rotolamento. calcolo ed impiego. Schemi di vincolo e montaggio.
Giunzioni bullonate. caricate assialmente, a taglio, tiro e momento di serraggio, effetto guarnizione, dimensionamento e verifica statica e a fatica. Cenni alle chiodature e alle rivettature.
Esercitazioni (in laboratorio informatico con l'utilizzo di un sistema CAD/CAE):
1. Modellazione di parti a partire dalla tavola tecnica
2. Modellazione di assiemi, distinta base, messa in tavola
3. Modellazione parametrica di parti
4. Modellazione parametrica di assiemi con gestione da foglio di calcolo
5. Modellazione di meccanismi e analisi cinematica
6. Ricostruzione e modifica di modelli importati in formato neutro (es. IGES, STEP)
7. Simulazioni ergonomiche mediante manichini virtuali
8. Gestione dati di prodotto nel sistema informativo aziendale
9. Analisi strutturale, dimensionamento e verifica, mediante metodi analitici, di componenti meccanici e strutture con discussione e valutazione critica dei risultati.
10. Applicazione degli elementi finiti alla soluzione di problemi strutturali semplici, analisi critica dei risultati e confronto con le soluzioni analitiche.
Esercitazioni in laboratorio
applicazione delle conoscenze acquisite nel corso nella progettazione di un componente da realizzare e testare su un banco didattico a disposizione degli studenti.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Progetto/i - Elaborato/i facoltativo (a scelta dello studente), di gruppo, senza revisioni periodiche, senza presentazione/discussione finale
La valutazione finale è intesa a verificare la conoscenza e la comprensione degli argomenti dell'insegnamento, le capacità di applicare tali conoscenze e comprensione, l'autonomia di giudizio nello scegliere i metodi corretti e più efficaci per il dato caso applicativo e nel valutare criticamente i risultati.
La procedura di valutazione finale consta in una prova pratica da svolgersi sia con una soluzione analitica sia al calcolatore accompagnata da un esame teorico con domande aperte o a scelta multipla che mirano a verificare il grado di conoscenza e comprensione degli argomenti trattati nel corso.
La prova finale è strutturata in 3 parti:
A. test individuale al computer (peso 2/8) con domande a risposta multipla atte a verificare la conoscenza e la comprensione degli argomenti dell'insegnamento, le capacità di applicare tali conoscenze e comprensione, e la loro applicazione nella progettazione meccanica;
B. prova individuale (peso 5/8) inerente alla progettazione, l’analisi strutturale, la modellazione parametrica di un assieme meccanico, comprensiva della messa in tavola dell'assieme realizzato con annotazioni e dell’analisi cinematica di un meccanismo dell'assieme
C. lavoro di gruppo in laboratorio (peso 1/8) sul reverse engineering di un assieme meccanico.
Per superare l’esame, la parte B deve superare la sufficienza (voto maggiore di 18/30 o più alto). Se la valutazione della parte A o C sono insufficienti, il loro peso sarà raddoppiato.
L’esame scritto è "open book". I valori numerici di ciascuno scritto sono personalizzati e parametrizzati per ogni studente/ssa sulla base dei rispettivi dati personali. Pertanto, lo scritto sarà respinto senza correzione nel caso questi valori numerici basati sui dati personali siano valutati in modo non corretto da parte del/la candidato/a.
Non è prevista alcuna prova orale.

Dispense del Corso a cura del Docente
K. L. Richards, The Engineering Design Primer, Editore: CRC Press, Anno edizione: 2020, ISBN: 978-0367210137
G. Niemann, H. Winter, B. R. Höhn, Manuale degli Organi delle Macchine, Editore: Tecniche Nuove, Anno edizione: 2024, ISBN: 8848116493
J. K. Nisbett, R.G. Budynas, Progetto e costruzione di macchine, Editore: McGraw-Hill, Anno edizione: 2024, ISBN: 9788838658716
R.C. Juvinall, K.M. Marshek, Fondamenti di costruzione di macchine, Editore: Città Studi Edizioni, Anno edizione: 2017, ISBN: 8825174136
R. D. Cook, Finite Element Modeling for Stress Analysis, Editore: John Wiley & Sons, Anno edizione: 1995, ISBN: 9780471107743

L'insegnamento fornisce conoscenze di base ed applicative sui principi di funzionamento, elementi di progetto e criteri di scelta delle macchine a fluido. Vengono presentate sia macchine operatrici che motrici, a flusso comprimibile e incomprimibile. Le macchine vengono inoltre contestualizzate nelle loro principali applicazioni nei settori dell'industria, dell'energia e dei trasporti.

In termini di conoscenza e capacità di comprensione, gli studenti saranno in grado di:

• formulare i principi di conservazione dell'energia nel contesto delle macchine motrici ed operatrici, dei loro componenti e dei principali impianti
• formulare i principi dello scambio di potenza tra fluido e macchina
• descrivere analiticamente i principali tipi di impianti in cui si applicano le macchine motrici ed operatrici
• descrivere la similitudine idraulica nel contesto delle macchine a fluido
• descrivere le principali turbomacchine e macchine volumetriche motrici ed operatrici, le loro diverse specificità applicative, i loro principali elementi costitutivi e le relative curve operative, anche in accoppiamento alle diverse tipologie di impianto
• discutere i principali aspetti che differenziano il comportamento delle turbomacchine reali da quello delle turbomacchine ideali
• formulare il funzionamento di ugelli convergenti/divergenti operanti con gas perfetto in condizioni di flusso isoentropico in regime subsonico e supersonico.
• formulare le differenti definizioni di rendimento adiabatico e politropico di uno stadio di turbomacchina.
  In merito all’ applicazione della conoscenza e comprensione, gli studenti potranno:
• effettuare bilanci di massa, potenza, energia in macchine e loro componenti
• calcolare il lavoro scambiato tra fluido e macchina
• generalizzare il funzionamento di una macchina idraulica sotto le ipotesi di similitudine
• valutare e calcolare i triangoli di velocità a cavallo di un rotore di turbomacchina
• effettuare la scelta della macchina a fluido più opportuna per una specifica applicazione e valutarne i principali parametri operativi (potenza, numero di giri, ecc.)
• effettuare il dimensionamento preliminare di componenti di macchine sia a flusso comprimibile che incomprimibile
• calcolare le principali grandezze termo-fluidodinamiche nelle diverse sezioni di una turbomacchina
• approfondire la conoscenza del comportamento di turbomacchine utilizzate in sistemi energetici complessi: turbine a vapore multistadio, turbine a gas, motori aeronautici, sovralimentatori.
  Al termine del corso, gli studenti avranno sviluppato autonomia di giudizio nel selezionare e predimensionare correttamente una macchina a fluido per una specifica applicazione, valutando in modo critico le informazioni disponibili e prendendo decisioni informate. Inoltre, gli studenti avranno affinato la propria capacità di apprendimento in riferimento a studi più avanzati di turbomacchine, motori a combustione interna, fluidodinamica e sistemi per la conversione di energia.

Le attività didattiche sono realizzate a mezzo di lezioni frontali, esercitazioni, seminari e visite a laboratori didattici.
L’insegnamento è suddiviso in moduli come descritto in seguito:
MODULO 1: Principi generali delle macchine
1.1 Proprietà dei fluidi e principi fondamentali: Fonti e fabbisogni di energia. Principi generali e proprietà termodinamiche dei fluidi. Principio di conservazione dell'energia in sistemi aperti e chiusi. Moto nei condotti di fluidi comprimibili e incomprimibili, numero di Mach.
1.2 Elementi di teoria delle macchine: Classificazione delle macchine. Lavoro euleriano. Riferimento assoluto e relativo: triangoli di velocità. Forze aerodinamiche sui profili.
MODULO 2: Macchine a flusso incomprimibile
2.1 Macchine idrauliche (pompe, turbine): S alto motore, prevalenza, rendimento idraulico. Teoria della similitudine idraulica e parametri adimensionali. Diagrammi statistici. Cavitazione in pompe e turbine. Pompe a flusso continuo e volumetriche: campi di applicazione, elementi di progetto, curve caratteristiche. Accoppiamento macchina-impianto. Turbine Pelton, Francis e Kaplan: campi di applicazione, elementi di progetto, regolazione.
2.2 Turbine eoliche: Generalità sull’energia eolica e tipiche architetture. Teoria del disco attuatore. Coefficienti di potenza e di spinta.
MODULO 3: Macchine termiche
3.1 Compressori di gas: Termodinamica della compressione dei gas: effetti delle irreversibilità, contro-recupero, rendimenti, inter-refrigerazione. Compressori assiali e centrifughi: elementi di progetto, curve di funzionamento. Instabilità e funzionamento anomalo dei compressori.
3.2 Turbine assiali: Stadi assiali tipici ad azione e reazione e loro prestazioni. Turbine a vapore multi-stadio: architettura e problematiche di progetto delle palettature di alta e bassa pressione.
MODULO 4: Esempi di applicazione delle macchine a sistemi energetici
4.1 Turbine a gas: Rendimento e lavoro. Influenza della temperatura massima e del rapporto di compressione. Componenti: compressore, turbina e camera di combustione. Schemi di impianto delle principali applicazioni stazionarie e propulsive.
4.2 Motori a combustione interna: Ciclo ideale e ciclo indicato. Motori ad accensione spontanea e comandata a due e quattro tempi: caratteristiche e campi di impiego.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
Tipologia dell'esame
La verifica delle competenze acquisite è basata su di una prova scritta composta di 3 esercizi, da svolgere con risoluzione numerica, e 2 domande aperte.
Lo svolgimento dell’esame scritto richiede la capacità di rielaborazione organica dei principali concetti erogati durante il corso.
Gli esercizi sono progettati per verificare l'apprendimento delle principali competenze richieste dall'insegnamento, quali:

• la corretta scrittura di bilanci di massa, potenza ed energia in componenti di macchine
• la corretta valutazione dei triangoli di velocità, della portata massica e del lavoro euleriano nelle diverse tipologie di turbomacchine operatrici e motrici, assiali e radiali a flusso comprimibile e incomprimibile
• valutare l'accoppiamento macchina/impianto note e/o calcolate le rispettive curve caratteristiche
• sapere prevedere il funzionamento e le prestazioni di macchine idrauliche a numero di giri variabile
• la capacità di svolgere dimensionamenti preliminari
  Le due domande con risposta in forma aperta sono finalizzate alla verifica delle conoscenze teoriche acquisite, con particolare riferimento alla formulazione dei principi di funzionamento e alla derivazione analitica della interazione tra macchina e fluido. Inoltre, le domande teoriche potranno essere finalizzate a verificare la capacità di riorganizzazione e rielaborazione organica dei diversi contenuti affrontati durante l'insegnamento.
  Valutazione finale
  Allo studente sarà proposto il voto ottenuto in seguito alla correzione della prova scritta. L’esame si intende superato se è stata raggiunta una votazione ≥ 18.
  Nel caso di valutazione ≥ 30, il docente proporrà la valutazione di 30/30. In questo caso, e solo in questo caso, l’allievo ha la possibilità di sostenere un esame orale per accedere alla valutazione di 30 con Lode. L'organizzazione dell'esame orale andrà concordata con il docente. Il risultato dell’esame orale determinerà il voto finale proposto.

V. Dossena, G. Ferrari, P. Gaetani, G. Montenegro, A. Onorati, G. Persico, Macchine a Fluido (Seconda edizione), Editore: CittàStudi, Anno edizione: 2020, ISBN: 8825174314
S. L. Dixon, C. Hall, Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery (7th Edition), Editore: Butterworth-Heinemann, Anno edizione: 2013, ISBN: 9780124159549

Le macchine a fluido e gli impianti in cui esse vengono impiegate (sistemi energetici) rappresentano uno dei principali campi di applicazione dell'ingegneria industriale. Attualmente, la necessità di ridurre i consumi energetici richiede macchine ed impianti sempre più efficienti sia in ambito industriale che civile.
Per questo motivo, il corso si propone di fornire le conoscenze fondamentali riguardanti:

• l'utilizzo delle fonti energetiche primarie e le problematiche ambientali che ne conseguono (emissioni di anidride carbonica, esaurimento delle fonti non rinnovabili, impiego efficiente di quelle rinnovabili, emissioni inquinanti);
• i principi di funzionamento delle principali macchine a fluido (pompe, compressori, turbine, motori);
• i criteri di progettazione e scelta delle macchine a fluido e le loro problematiche di esercizio;
• i processi di conversione dell'energia negli impianti che producono energia elettrica e termica, identificando l'effetto dei componenti impiegati sulle prestazioni e sull'efficienza globale.
  Il corso è articolato su una serie di lezioni e di esercitazioni applicative, connesse agli argomenti delle lezioni, volte a consolidare le conoscenze ed i metodi appresi a lezione.

Conoscenza e comprensione: a seguito del superamento dell’esame, gli studenti saranno in grado di:

• comprendere le metodologie ed i principi per descrivere in termini matematici il comportamento termodinamico di macchine a fluido e di sistemi energetici;
• conoscere i principali fenomeni termofluidodinamici che caratterizzano le prestazioni, l'efficienza ed il funzionamento di una macchina a fluido;
• descrivere il comportamento delle macchine a fluido mediante adeguate curve caratteristiche;
• indentificare i principali parametri di progetto che determinano la scelta di un particolare tipo di macchina;
• descrivere i principali componenti che costituiscono gli impianti di produzione di energia elettrica mediante fonti rinnovabili e non rinnovabili;
• stimare come i componenti d'impianto influiscono sulle prestazioni e sull'efficienza di un sistema energetico.
  In termini di conoscenza e capacità di comprensione, gli studenti saranno in grado di:
• scegliere un'opportuna macchina a fluido (turbina, compressore, pompa, motore) per un determinato impiego noti i principali parametri di progetto;
• calcolare le prestazioni ed il rendimento di una macchina a fluido o di un sistema energetico;
• identificare le principali fonti di perdita di efficienza nelle macchine e negli impianti, suggerendo soluzioni che possano ridurle;
• effettuare il dimensionamento di massima di una turbomacchina (assiale o centrifuga).
  In merito all’ applicazione della conoscenza e della capacità di comprensione acquisite, gli studenti potranno:
• descrivere, analizzare e confrontare differenti tipi di macchine a fluido e sistemi energetici, identificando le soluzioni più adeguate in relazione agli impieghi specifici;
• contribuire attivamente alle fasi di progettazione preliminare di componenti di macchine a fluido e sistemi energetici.
  Attraverso l’assegnazione di opportuni esercizi e quesiti teorici, gli studenti saranno in grado di valutare in maniera autonoma il funzionamento di macchine e sistemi energetici utilizzando le equazioni di bilancio di massa, energia e quantità di moto.
  Infine, gli studenti acquisiranno lo specifico linguaggio tecnico e la terminologia appropriata per descrivere il funzionamento delle macchine a fluido e dei sistemi energetici. Svilupperanno inoltre le capacità comunicative necessarie per interfacciarsi nel contesto lavorativo di riferimento.

Le attività didattiche sono realizzate a mezzo di lezioni frontali ed esercitazioni.
L’insegnamento si basa su argomenti divisi in moduli come descritto in seguito:
1 Elementi di teoria delle macchine
1.1 Fonti e fabbisogni di energia.
1.2 Principi generali.
1.3 Moto nei condotti di fluidi comprimibili e incomprimibili, velocità del suono.
1.4 Riferimento assoluto e relativo: triangoli di velocità.
1.5 Lavoro euleriano.
1.6 Classificazione delle macchine.
2 Macchine idrauliche (turbine, pompe)
2.1 Energia idraulica, salto motore e prevalenza.
2.2 La teoria della similitudine idraulica.
2.3 Classificazione delle macchine idrauliche.
2.4 Controllo della cavitazione nelle pompe e nelle turbine.
2.5 Turbine Pelton, Francis e Kaplan.
2.6 Pompe centrifughe, pompe volumetriche, curve caratteristiche.
2.7 Accoppiamento macchina-impianto e stabilità.
3 Turbine Eoliche (*)
3.1 Classificazione, teoria di Betz, prestazioni e rendimenti.
4 Compressori di gas
4.1 Compressione dei gas: rendimenti ed interrefrigerazione.
4.2 Compressori centrifughi, assiali e volumetrici.
4.3 Curve caratteristiche di prestazioni.
4.4 Funzionamento anomalo.
5 Macchine a vapore e relativi impianti
5.1 Cicli termodinamici e schemi d'impianto: a vapor saturo, a vapore surriscaldato, a surriscaldamenti ripetuti.
5.2 Preriscaldamento rigenerativo dell'acqua. Uso del diagramma di Mollier e delle tavole del vapor d'acqua.
5.3 Stadi assiali ad azione e reazione.
5.4 Turbine multi-stadio.
5.5 I generatori di vapore: generalità e principi di funzionamento.
5.6 Condensatori e rigeneratori, confronti e schemi di impianto.
6 Turbine a gas e relativi impianti
6.1 Rendimento e lavoro del ciclo a gas semplice ideale e reale.
6.2 Influenza della temperatura massima del ciclo.
6.3 Possibili schemi di impianto.
6.4 Cicli con interrefrigerazione, con ricombustione, con rigenerazione.
6.5 Cicli combinati turbina a gas - turbina a vapore, caldaie a recupero.
7 Impianti di cogenerazione (*)
7.1 Rendimenti caratteristici e risparmio di energia primaria.
7.2 Schemi di impianto con turbina a vapore, turbina a gas e motore a combustione interna.
8 Impatto ambientale dei sistemi energetici (*)
8.1 Meccanismi di formazione dei principali inquinanti.
8.2 Valutazione dell'impatto ambientale delle diverse tecnologie e descrizione dei principali sistemi per l'abbattimento delle emissioni nocive.
(*) gli argomenti contrassegnati dall’asterisco sono opzionali per gli allievi che inseriscono nel piano di studi l’insegnamento di 5 CFU.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Sono previsti cinque appelli d'esame, nelle date stabilite dal calendario accademico (due in gennaio-febbraio, due in giugno-luglio, una a settembre).
Ciascuna prova si compone di tre parti

• Prima parte: 10 domande a risposta multipla;
• Seconda parte: due esercizi;
• Terza parte: due domande di teoria.
• La prima parte viene ritirata prima dello svolgimento della seconda parte. Tutti gli studenti possono accedere alla seconda e terza parte.
  I punteggi sono così suddivisi:
• Prima parte: 5/32
• Seconda parte: 16/32
• Terza parte: 11/32
  La prova risulterà sufficiente nel caso in cui si otterrà un punteggio complessivo pari a 18/30. Coloro che hanno totalizzato meno di 6 quesiti esatti alla fine della prima parte e un punteggio complessivo inferiore a 12/30 nella prova scritta non potranno sostenere l'esame nel successivo appello della sessione.
  L'esame ha l'obiettivo di verificare se lo studente abbia acquisito in maniera adeguata le seguenti competenze:
• Prima parte: la conoscenza e la comprensione di concetti generali
• delle equazioni fondamentali che governano il funzionamento delle macchine a fluido e dei sistemi energetici;
• delle trasformazioni principali che avvengono nelle macchine a fluido;
• degli aspetti fluidodinamici di base (triangoli delle velocità) che caratterizzano le turbomacchine e della loro influenza sulle prestazioni delle macchine stesse;
• dei principali parametri che descrivono il funzionamento delle macchine a fluido: potenza, rendimento, curve caratteristiche;
• dei principali parametri che descrivono il funzionamento dei sistemi energetici: potenza e rendimento;
• Seconda parte: la capacità di applicare le conoscenze acquisite
• al calcolo delle prestazioni e dei rendimenti delle turbomacchine (turbine idrauliche, turbine a gas, turbine a vapore, pompe, compressori);
• al calcolo delle prestazioni e dei rendimenti di impianti di produzione di energia elettrica mediante cicli a vapore, cicli a gas e turbine idrauliche;
• al calcolo delle consumi energetici degli impianti di pompaggio e di compressione di gas;
• per la scelta di una determinata tipologia di macchina dati i principali parametri di funzionamento;
• per la progettazione di massima di una turbina assiale, un compressore;
• per la rappresentazione dei triangoli delle velocità nelle turbomacchine;
• Terza parte: la conoscenza e la comprensione dei contenuti specifici
• macchine idrauliche e termiche: descrizione del funzionamento, delle prestazioni, del rendimento, delle principali trasformazioni termodinamiche e degli aspetti fluidodinamici;
• classificazione delle differenti macchine a fluido mediante la teoria della similitudine;
• sistemi energetici: descrizione del funzionamento, dei componenti, delle prestazioni e del rendimento di differenti impianti (sollevamento acqua, centrali idroelettriche, centrali a vapore, centrali a gas, impianti di cogenerazione).
  Gli argomenti indicati con un asterisco (*) nel programma dettagliato costituiscono argomenti opzionali per gli allievi che inseriscono nel piano di studi l’insegnamento di 5 CFU.

Vincenzo Dossena, Giancarlo Ferrari, Paolo Gaetani, Gianluca Montenegro, Angelo Onorati, Giacomo Persico, Macchine a Fluido, Editore: Città Studi, Anno edizione: 2015, ISBN: 9788825173970
Giancarlo Ferrari, Hydraulic Thermal Machines, Editore: Progetto Leonardo, ISBN: 9788874882199
S. L. Dixon, C. A. Hall, Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery, Editore: Elsevier Science, ISBN: 9780124159549

Obiettivo principale
L'obiettivo principale del corso è quello di fornire una preparazione di base relativa alla modellazione ed all'analisi della dinamica dei veicoli terrestri, con particolare riferimento ai veicoli stradali
Più in dettaglio:
comprensione dei meccanismi di generazione delle forze di contatto tra pneumatico e strada e fattori che li influenzano. Acquisizione dei concetti di scorrimento, angolo di deriva e scorrimento combinato. Comprensione del significato di rigidezza di deriva di uno pneumatico e dei fattori da cui dipende. Comprensione dei limiti di sviluppo di forze di contatto in condizione di scorrimento combinato, dell'effetto del carico normale e dell'angolo di camber. Differenza tra modelli di contatto fisici e non-fisici.
capacità di impiegare modelli ad uno o più gradi di libertà per la dinamica longitudinale per capire e analizzare l'effetto di parametri quali posizione del baricentro, passo, caratteristica del motore, rapportatura al cambio sulle prestazioni del veicolo
capacità di impiegare modelli a bicicletta o più complessi per descrivere la dinamica laterale del veicolo ed analizzare l'effetto di parametri come posizione del baricentro, rigidezze di deriva degli assi, bilanciamento meccanico sulle prestazioni e sulla stabilità del veicolo in curva stazionaria. Acquisizione dei concetti di sottosterzo/sovrasterzo e angolo di assetto.
capacità di sviluppare modelli a parametri concentrati di sistemi vibranti a uno o più gradi di libertà.
capacità di impiegare modelli ad 1/4 di veicolo o più complessi per valutare l'effetto di parametri quali rigidezza e smorzamento delle sospensioni e delle masse non sospese su comfort e tenuta di strada
Obiettivi secondari
Sviluppare le capacità di lavoro in gruppo, migliorare la capacità di organizzare e presentare i risultati di un lavoro in forma di documento scritto e di discussione orale.

Al termine del corso agli studenti che avranno fatto propri contenuti e pratiche d’esercizio secondo quanto stabilito negli obiettivi formativi
In termini di conoscenza e capacità di comprensione, gli studenti saranno in grado di:
conoscere modelli semplificati per la valutazione in prima approssimazione delle prestazioni e della sicurezza di marcia di un veicolo stradale
conoscere modelli complessi per la valutazione più accurata delle prestazioni e della sicurezza di marcia di un veicolo stradale
conoscere l'effetto di parametri quali posizione del baricentro, passo, carreggiate, rigidezze di deriva, barre anti-rollio, distribuzione della trazione su prestazioni, comportamento sotto-sovrasterzante, sicurezza di marcia
conoscere le principali manovre impiegate per caratterizzare la risposta di un veicolo
In merito all’ applicazione della conoscenza e della capacità di comprensione acquisite, gli studenti potranno:
applicare modelli semplificati per la valutazione in prima approssimazione delle prestazioni e della sicurezza di marcia di un veicolo stradale
applicare modelli complessi per la valutazione più accurata delle prestazioni e della sicurezza di marcia di un veicolo stradale
apportare cambiamenti a parametri quali posizione del baricentro, passo, carreggiate, rigidezze di deriva, barre anti-rollio, distribuzione della trazione per modificare la risposta del veicolo in modo da avvicinarla ai target di prestazioni, comportamento sotto-sovrasterzante e sicurezza di marcia
caratterizzare la risposta di un veicolo valutandone la risposta a determinate manovre
Attraverso il esempi numerici gli studenti inoltre acquisiranno la capacità di formulare giudizi in autonomia, ovvero:
interpretare dati relativi alla risposta di un veicolo quali diagramma di sottosterzo, storie temporali
elaborare dati relativi alla risposta di un veicolo per estrarne informazioni
maturare sensibilità rispetto ai valori delle grandezze fondamentali per descrivere la dinamica di un veicolo, ad es: rigidezze di deriva, coefficienti di sottosterzo, parametri della sospensione ecc.
Infine, gli studenti avranno migliorato le loro capacità comunicative, ovvero essere in grado di rielaborare e trasmettere le loro conoscenze, sia in forma scritta che in forma orale.

Le attività didattiche sono realizzate a mezzo di:
Didattica trasmissiva per quanto concerne la parte di teoria
Didattica trasmissiva per quanto concerne la parte di esercitazione, con l'ausilio esempi numerici e utilizzo (facoltativo) di codici di simulazione di dinamica del veicolo
Seminari didattici facoltativi incentrati su argomenti specifici (es: contatto ruota rotaia, dinamica del motoveicolo) che non saranno oggetto d’esame.
L’insegnamento si basa su argomenti divisi in moduli come descritto in seguito:
Modulo 1 Contatto ruota-via
Argomento 1.1 Contatto ruota-via analisi delle caratteristiche del contatto pneumatico-strada.
Argomento 1.2 Pseudoslittamento longitudinale ed angolo di deriva per uno pneumatico; brush-model monodimensionale per scorrimento semplice e deriva semplice.
Argomento 1.3 Condizioni di scorrimento combinato, effetto dell’angolo di camber; Magic Formulae.
Modulo 2 Dinamica longitudinale del veicolo
Argomento 2.1 sistemi di propulsione per il veicolo stradale, effetto delle forze aerodinamiche.
Argomento 2.2 modello a 1 gdl dell’autoveicolo;
Argomento 2.3 calcolo delle prestazioni dell’autoveicolo: massima pendenza superabile, massima velocità su strada piana, massima accelerazione, scelta dei rapporti al cambio per massimizzare le prestazioni e ridurre i consumi.
Modulo 3 Dinamica laterale del veicolo
Argomento 3.1 Modello a bicicletta dell’autoveicolo per l’analisi della dinamica in curva;
Argomento 3.2 Condizione di regime in curva: sottosterzo e sovrasterzo in campo lineare e non lineare
Argomento 3.3 Effetto della trazione sull’assetto in curva; effetto del trasferimento di carico laterale e della trazione sull’assetto in curva
Modulo 4 Sistemi vibranti
Argomento 4.1 Sistemi meccanici lineari a 1gdl, moto libero moto forzato, funzione di trasferimento armonica
Argomento 4.2 Sistemi non lineari a 1gdl: linearizzazione dell’equazione di moto e analisi della stabilità dei sistemi
Argomento 4.3 Sistemi lineari a ngdl: scrittura dell’equazione di moto; analisi del moto libero, delle frequenze proprie e modi propri, risposta a forzamento armonico.
Modulo 5 Dinamica verticale del veicolo
Argomento 5.1 Modello a ¼ di veicolo per lo studio della dinamica verticale del veicolo;
Argomento 5.2 Risposta del veicolo alle irregolarità del profilo stradale; criteri per la progettazione delle sospensioni di un veicolo in relazione al comfort di marcia
Argomento 5.3 Risposta del veicolo alle irregolarità del profilo stradale; criteri per la progettazione delle sospensioni di un veicolo in relazione alla tenuta di strada

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i facoltativo (a scelta dello studente), di gruppo, con revisioni periodiche, senza presentazione/discussione finale
Modalità di verifica:
L'esame è diviso in una parte scritta ed una orale.
La prova scritta consta di 3 quesiti
due quesiti sono domande aperte di teoria di meccanica del veicolo (ad esempio: forze di contatto, dinamica verticale, laterale o longitudinale) e sono mirati alla verifica dell'apprendimento delle conoscenze sui Moduli 1.2.3.5.
un terzo quesito è relativo ad un esercizio o una domanda di teoria aperta sulla parte di vibrazioni dei sistemi meccanici, ossia il Modulo 4.
La prova orale consiste in una discussione dello scritto e, se consegnato, dell'elaborato relativo alle attività di laboratorio informatico.
Valutazione finale
Per superare l’esame, gli studenti devono conseguire una valutazione complessivamente sufficiente sui tre quesiti; la valutazione si basa su quanto prodotto nella prova scritta e sulle risposte fornite nella prova orale.
Se la valutazione complessiva risulta sufficiente, è possibile incrementarne il voto fino ad un massimo di 5 punti consegnando un elaborato (facoltativo) relativo alla parte di laboratorio informatico. Gli studenti che scelgono di presentare l'elaborato devono consegnarlo almeno una settimana prima dall'Appello. L'elaborato viene valutato prima dell'esame (0-5 punti) e può essere oggetto di discussione nella parte orale.

Dispensa on-line del corso
Massimo Guiggiani, Dinamica del veicolo, Editore: Città Studi, Anno edizione: 2007
William F. Milliken, Douglas L. Milliken, Race Car Vehicle Dynamics, Editore: SAE International, Anno edizione: 1994, ISBN: 978-1-56091-526-3
J.Y. Wong, Theory of Ground Vehicles, 3rd Edition, Editore: Wiley-Interscience, Anno edizione: 2001

Course Objectives: This course aims to empower students with the essential skills to accurately execute common static and dynamic mechanical and thermal measurements. Upon completion, students will demonstrate a thorough understanding of fundamental metrology principles, adhering to national and international standards. They will be proficient in interpreting technical catalogs, selecting appropriate measuring instruments, acquiring precise data, and composing comprehensive test reports. Furthermore, students will develop the capacity to communicate measurement results with clarity and precision, cultivate a critical perspective on experimental outcomes, and grasp the core elements of quality management systems and operational norms.
Instructional Methodology: Lectures consistently incorporate references to relevant technical standards and quality system frameworks. This theoretical foundation is significantly reinforced by intensive laboratory activities designed to facilitate the concrete application of learned concepts and build practical experimental familiarity.
Enrichment Activities: The educational experience is enhanced through structured visits to specialized scientific and educational laboratories.

Upon successful completion of this course, students will demonstrate:
Knowledge and Understanding
Knowledge of fundamental metrology concepts, including the procedure for static transducer calibration and a comprehensive understanding of parameters defining metrological performance.
The ability to estimate measurement uncertainty across common mechanical and thermal measurement applications.
Proficiency in designing and executing the most common static and dynamic mechanical and thermal measurements.
The capacity to perform a critical analysis of acquired data.
Ability to Apply Knowledge and Understanding
The skill to effectively interpret and use relevant information from instrument technical data sheets, enabling the selection of the most appropriate measuring device for common mechanical applications.
Competence in identifying and configuring correct acquisition parameters for effective data capture.
Practical proficiency in operating fundamental laboratory instrumentation for both mechanical and thermal measurements.
Communication Skills
The capability to compose technical reports.
The ability to synthesize and clearly present the findings of experimental activities.

Measurement Theory and Metrology
Measurement Models: Understanding how measurements are structured and interpreted.
Uncertainty Evaluation: Comprehensive methods for quantifying and reporting measurement uncertainty.
Measurement Systems and Units: In-depth study of international standards and unit systems.
Static Instrument Properties: Characterizing instruments based on their steady-state performance.
Static Calibration: Principles and procedures for calibrating instruments.
Metrological Characteristics: Study of instrument performance, including sensitivity to disturbances and attenuation techniques, with applicability to time-varying quantities.
Certification and Accreditation: Overview of quality assurance in metrology.
Measurement Chains: Analyzing the interconnected components of a measurement system.
Elements of Signal Analysis
Analog-to-Digital Conversion (ADC): Principles of converting continuous signals into digital data.
Sampling and Aliasing: Understanding the implications of discrete sampling on signal integrity.
Introduction to Spectral Analysis and Transfer Function: Basic concepts for analyzing signals in the frequency domain.
Dynamics of Measuring Instruments
Dynamic Measurement Models: Understanding how instruments respond to time-varying inputs.
Transfer Functions: Characterizing instrument behavior using frequency and harmonic response.
Instrument Orders (0, 1, 2): Analyzing common instrument dynamics and their governing parameters.
Analog Instrumentation Fundamentals
Measurement Circuits and Chains: Design and analysis of basic measurement setups.
Display and Recording Instruments: Principles of data visualization and storage.
Principle of signal processing: Computation of simple time- and frequency-domain features from recorded signals
Mechanical Measurements
Dimensional Measurement: Calipers, micrometers, and gauge blocks.
Displacement Measurement: Resistive, inductive, and differential transducers; laser triangulation and eddy current sensors.
Absolute Displacement and Acceleration: Servo-accelerometers, Piezoelectric Accelerometers, MEMS.
Strain Measurement: Electrical resistance strain gauges and measurement circuits
Mass and Force Measurement. Strain gauge and piezoelectric load cells
Pressure, Velocity, and Fluid Flow Rate Measurement. Basic concepts
Sound Measurements
Key Quantities: Understanding relevant acoustic parameters.
Microphones, Sound Level Meters, and Analyzers: Basic principles and application of common acoustic instrumentation.
Temperature Measurements
Temperature Scales: International standards and common scales.
Thermometers: Bimetallic and liquid-in-glass thermometers, electrical resistance, thermocouples, thermistors.
Non-Contact Sensors: Introduction to thermal cameras and other non-contact temperature sensing technologies

Prova scritta obbligatoria, con prove in itinere
Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, individuale, senza revisioni periodiche, senza presentazione/discussione finale
The course exam consists of:
(a) Written exam, that can be taken:
1. With two mid-term exams. The two midterm exams will cover the first and second halves of the course program, respectively. Access to the second midterm is granted only if the first midterm is passed with a score of at least 18 out of 30. The two midterm exams contribute equally to the final grade. The final grade— only if the second midterm is also passed —will be the arithmetic mean of the two midterm scores. If the second midterm is not passed, the student must take the single written exam during one of the official sessions. Partial retakes of the midterm exams are not allowed.
2. A single written exam to be taken during one of the official exam calls scheduled by the Faculty. The single written exam is passed with a score of at least 18 out of 30.
The written exam includes a closed book part (first midterm or first part of the written) and an open book part (design of a measurement chain, internet and AI allowed).
The registration to the exam via online services is compulsory for both mid-term and regular exam.
(b) An oral exam that includes the discussion of report, if present.
The oral exam is mandatory if requested by the professor, or optional if requested by the Student, provided that the written exam(s) have been passed with a sufficient grade. Oral exam can increment the written exam of max 3 points and a minimum of -3 points. A failing grade on the oral exam will invalidate the written test score and result in failing the entire exam. Students have the option to prepare a 10-page report on a lab topic or on a self-proposed project focused on measurement and acquisition systems; the report can give up to three extra points for excellent works
The first part of written test comprises a series of theoretical questions and exercises. The questions cover both the fundamentals of measurement and the operating principles of transducers analyzed in lectures. At least 2 questions will focus on practical/laboratory activities. The exercises focus on applying measurement techniques, such as selecting a transducer based on sensitivity, full-scale range, and response time requirements; evaluating measurement uncertainty; and choosing measurement configurations for specific applications.
The second part of the exam is a project requiring the design of a measurement chain for mechanical and thermal measurements. The project requires the use of a personal computer. Internet and AI are allowed.
Both parts assess the student's ability to:
Correctly interpret and utilize instrument characteristics and use measurements performed by others.
Design a measurement system, selecting appropriate instruments to meet specific measurement requirements.
Select the correct parameters for data acquisition.
Analyze measurement data, evaluate uncertainty, and process measurements for a critical assessment of results.
The questions assess the student's acquisition of:
Knowledge of fundamental metrology concepts and appropriate technical vocabulary.
Familiarity with basic instrumentation used in mechanical engineering.
The oral examination consists of one question covering all topics discussed in the course, requiring a concise and complete explanation, supplemented with equations and graphs. The oral exam aims to confirm:
The student's ability to summarize experimental results through a test report.
The student's ability to present the results of completed experimental activity.

The course aims to provide students with the theoretical knowledge and practical competencies required for the development and structural design of mechanical systems with a particular attention to key machine elements—such as shafts, bearings, gears, belts, threaded fasteners, and springs—and their assemblies. Emphasis is placed on the application of modern computer-aided design and engineering (CAD/CAE) tools in the context of product development.
Specific objectives include:
Introducing engineering design processes, analytical methodologies and tools for mechanical structural design.
Applying these tools to the dimensioning and structural integrity assessment of selected machine elements, including critical interpretation of outcomes.
Employing linear-elastic finite element analysis (FEA) for the structural assessment of components, with critical evaluation of numerical results.
Analysing and designing real-world mechanical systems and subsystems through case studies.
Introducing methods for product data and documentation management to support effective operations within industrial and service contexts.

Knowledge and Understanding
Upon successful completion of the course, students will demonstrate knowledge of:
The stages and tasks involved in the product development process.
Functional approaches to system-level mechanical design.
Foundational methodologies and tools for virtual prototyping.
Principles of computer-aided design and engineering systems.
The hierarchical structure of mechanical products and associated data management techniques.
Engineering principles and methodologies in structural design.
Structural functionality and behaviour of key machine elements and their assemblies.
Techniques for dimensioning and structural integrity assessment of machine elements and mechanical systems.
Theoretical foundations and practical aspects of linear-elastic structural analysis using the finite element method.
Applying Knowledge and Understanding
Students will acquire the ability to:
Develop parametric models of parts and assemblies.
Produce technical drawings with appropriate annotations.
Utilise standard component libraries and manage data interoperability.
Conduct kinematic analysis of mechanical systems within integrated modelling environments.
Perform ergonomic analyses using digital human models.
Execute structural calculations for mechanical components and systems.
Interpret technical drawings to assess the structural and functional operation of mechanical systems.
Design and verify the structural integrity of principal machine elements.
Formulate and solve linear-elastic structural problems using the finite element method.
Apply theoretical knowledge in the design and laboratory testing of mechanical components.
Through structured exercises, students will also cultivate:
Independent judgment in evaluating structural design and simulation outcomes.
Collaborative skills in team-based design tasks.
Practical insight into design decisions through hands-on lab work.

Lectures and Laboratory Activities
The course combines traditional lectures with hands-on sessions in computer and mechanical laboratories. Students, under the guidance of instructors and teaching assistants, engage in practical exercises aimed at reinforcing theoretical concepts. Participatory learning is encouraged through the analysis and modelling of real mechanical systems. Lectures and lab activities introduce essential concepts in product development, project organisation, information management, supporting IT technologies, and structural design.
Topics include:
Product development process and related tools. Phases of product development. Engineering design methods. Computer-aided tools supporting engineering design activities. Industrial applications.
Engineering design process. From customer requirements to design specifications. Planning of design activities. Gantt charts. Management of the design process.
Introduction to Computer-Aided Design systems. Physical objects, digital models, design representations. Product documentation (3D models, technical drawings, reports...). Application examples.
Geometrical modelling of mechanical systems. Feature-based modelling. Top-down and bottom-up approaches. Machine elements modelling approaches. Application examples.
Parametric modelling and applications. Part families. Criteria for defining the preferred modelling approach and related parametrisation.
Methods and tools for Virtual Prototyping. Integrated modelling and simulation for Virtual prototyping. Classification of approaches and technologies. Kinematic simulations of mechanical systems. Integrated virtual prototyping platforms. Product Lifecycle Management.
Evolution of Computer-Aided technologies. Evolution of Computer-Aided technologies for mechanical design. Knowledge-based systems. Reverse Engineering. Virtual and Augmented Reality. Industry 4.0.
Product information management. Product data formats (IGES, STEP, DXF, STL, VRML) for geometric modelling, simulation and visualisation systems. Types of data and information handled in industrial processes and related management tools. PDM and PLM systems.
Structural Mechanical Design: failure modes, project specifications and requirements, preliminary sizing, safety factors, the role of materials, the role of regulations and standards.
Axles and shafts: Design methodology, static (strength and deflection-based design) and fatigue design, critical rotating speeds; general guidelines for shaft design.
Shaft-hub connections: design and sizing, press fits, couplings by keys, splines, pins.
Gears: design and sizing (loading index for strength, for surface durability), gear-strength design, gear surface durability design, tolerances, profile corrections.
Belt drives: Stress analysis and selection of flat, V, and synchronous belts.
Springs: Design of axial, bending and torsion springs, helical-coil and leaf springs.
Rolling Bearings: Selection, mounting schemes, and load rating.
Bolted joints: axially loaded, shear, tension and tightening torque, joint stiffness and gasketed joints, preloading and fatigue considerations, sizing, static and fatigue analysis.
Laboratory Exercises (CAD/CAE)
Modelling parts from technical drawings
Assembly modelling, bill of materials, and drawing generation
Parametric modelling of parts
Parametric assembly modelling with spreadsheet integration
Mechanism modelling and kinematic analysis
Reverse engineering and editing of neutral-format models (e.g., IGES, STEP)
Ergonomic simulations using digital human models
Product data management within enterprise information systems
Structural analysis, dimensioning, and verification of mechanical components using analytical methods, with critical discussion
Finite element application to simple structural problems, result interpretation, and comparison with analytical solutions
Laboratory Project
As a culminating activity, students will apply course concepts to the design and realisation of a mechanical component, which will be physically produced and experimentally tested on a dedicated educational test bench.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Progetto/i - Elaborato/i facoltativo (a scelta dello studente), di gruppo, senza revisioni periodiche, senza presentazione/discussione finale
The final assessment is designed to evaluate students’ knowledge and understanding of the course content, their ability to apply this knowledge effectively, and their independent judgment in selecting appropriate design methodologies and critically interpreting results.
The evaluation consists of a practical examination incorporating both analytical and computer-based solutions, complemented by a theoretical component that includes open-ended and multiple-choice questions to assess comprehension and application of the course material.
The final examination is structured into three components:
Individual Computer-Based Test (Weight: 2/8)
A multiple-choice test assessing theoretical understanding, application of knowledge, and familiarity with mechanical design methodologies.
Individual test (Weight: 5/8)
Involves the design, structural analysis, and parametric modelling of a mechanical assembly. The student must also produce technical drawings with annotations and perform a kinematic analysis of one of the assembly’s mechanisms.
Note: A passing grade (grade ≥ 18/30) on this component is mandatory to pass the overall exam.
Group Laboratory Project (Weight: 1/8)
A collaborative reverse engineering exercise focused on a mechanical assembly.
If components A or C are graded below the passing grade threshold (grade < 18/30), their relative weights in the final assessment will be doubled.
The written exam is conducted in an open-book format. All numerical values within the exam are personalised and parameterised based on the individual student's personal data. If the personalised values are used incorrectly, the exam will be rejected and not evaluated.
No oral examination is foreseen.

Overhead slides covering the main topics of the course https://webeep.polimi.it
K. L. Richards, The Engineering Design Primer, Editore: CRC Press, Anno edizione: 2020, ISBN: 978-0367210137
J. K. Nisbett, R.G. Budynas, Shigley's Mechanical Engineering Design, Editore: McGraw-Hill, Anno edizione: 2025, ISBN: 9781526850171
R.C. Juvinall, K.M. Marshek, Fundamentals of Machine Component Design, Editore: Wiley, Anno edizione: 2019, ISBN: 9781119475682
R. D. Cook, Finite Element Modeling for Stress Analysis, Editore: John Wiley & Sons, Anno edizione: 1995, ISBN: 9780471107743

The course aims at providing the students with a strong theoretical background on the modeling and analysis techniques for the evaluation of the static response of linear elastic structures.
More in details, s tudent s will learn: (1) how to set up a discrete linear structural model within the classic framework of matrix structural analysis, which is at the basis of the Finite Element Method (FEM) for structural analysis; (2) how to apply simple hand procedures for the evaluation of the static response of linear structures, to be used for preliminary design and for checking the outcomes of more refined procedures (e.g. FEM simulations).
Applications will be mainly focused on the analysis of planar articulated beam system s and frame structures, although the theoretical background and the methods of analysis developed during the course provide the basis for the modeling of more general structural systems.

The students are expected to gain confidence and insight into the analytical and numerical techniques for the analysis of linear elastic structures.
After having attended the course and passed the exam, the student will
know the principles governing the statics and kinematics of a plane structural system;
know the principles and fundamental methods to set up a discrete model for the evaluation of the static response of a plan e structural system;
acquire an adequate knowledge of the principles, capabilities and limitations of the general procedures at the basis of the modern techniques for numerical simulation of the static structural response.
At the end of the course, the student will be able to evaluate the static response of planar articulated beam systems and frame structures through both numerical and analytical procedures. More in details, the student will:
be able to solve a statically indeterminate planar frame structure (kinematic analysis, evaluation of reaction forces, evaluation of the internal stresses, evaluation of displacement components) by means of analytical methods based on applications of the Virtual Work Principle (VWP), i.e. the “displacement method” (or “stiffness-based method”) and the “force method” (or “flexibility-based method”);
be able to evaluate the local stress state over the points of the cross section of a plane beam subject to a generic combination of internal forces;
be able to set up a discrete model (FEM) for the numerical analysis of a plane frame structure.

Teaching is based on both theoretical and practical lectures. The theoretical lectures are mainly intended to provide the necessary background for a deep and critical learning of the basics principles and tools for the analysis of linear elastic structural systems. The practical lectures aim at providing examples of application of general methods of analysis to simple yet practically relevant structural problems.
The following topics will be treated during the course.
Review of some basic principles of structural mechanics.

• Kinematics and statics of articulated beam systems.
  T he Virtual Work Principle
• Statement of the Virtual Work Principle (VWP) for a planar articulated beam system and generalization to the case of deformable beams.
  Beam theory
• Planar straight beams: kinematic model, definition of generalized stress and strain variables, equilibrium equations, linear elastic constitutive law.
• Euler-Bernoulli-Navier beam model: differential equations of the elastic line and application to the solution of planar beam systems.
• E valuat ion of the local stress state over the points of the cross section of a plane beam subject to a generic combination of internal forces.
  The Force Method (or “flexibility-based method”)
• Applications of the VWP to the evaluation of displacement components of statically determined structures.
• Formulation of the Force Method (FM) as a corollary of the VWP.
• Application of the FM to the solution of statically indeterminate planar beam systems.
  The Displacement Method (or “stiffness-based method”)
• Formulation of the Displacement Method (DM) as a corollary of the VWP.
• Application of the DM to the solution of planar beam systems.
  Structural discretization techniques
• The theorem of stationarity of the total potential energy of a conservative structural system: formulation and applications to the analysis of discrete structural systems.
• The Ritz discretization technique for the analysis of planar beams.
• The Finite Element Method for the analysis of planar beam systems: set up of the governing equation within a displacement-based approach, numerical solution and post-processing of the results.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale obbligatoria
The exam/evaluation is based on a written test and a final oral exam.
During the written test, the student will be asked to answer practical questions and solve problems aimed at verifying the learning objectives 4, 5 and 4.
During the final oral exam, the student will be asked to answer questions related to the theoretical/methodological aspects of the course and aimed at verifying all the expected learning objectives of the course.

J.S. Przemieniecki, Theory of Matrix Structural Analysis, Editore: Dover Publications Inc., Anno edizione: 1968
S.P. Timoshenko and D.H. Young, Theory of Structures, Editore: McGraw-Hill, Anno edizione: 1965
L. Corradi Dell'Acqua, Meccanica delle strutture 2. Le teorie strutturali e il metodo degli elementi finiti, Editore: McGraw-Hill, Anno edizione: 1993

Obiettivo primario dell'insegnamento è quello di trasmettere i principi e i metodi dell'equilibrio elastico per le strutture. I sistemi articolati di travi vengono considerati come oggetti d'indagine privilegiata con un immediato interesse ingegneristico, mantenendo tuttavia un'attenzione costante alla generalità concettuale degli strumenti usati.

Al termine del corso, gli studenti avranno fatto propri contenuti e pratiche d’esercizio secondo quanto stabilito negli obiettivi formativi.
In termini di conoscenza e capacità di comprensione, gli studenti potranno:
-apprendere le regole statiche e cinematiche che governano il comportamento di sistemi strutturali piani;
-acquisire metodi generali per l'analisi elastica dei sistemi piani di travi;
-impostare metodi generali per l'analisi elastica numerica di sistemi di travi bi- e tri-dimensionali;
-valutare lo stato locale di sforzo nelle membrature soggette alle azioni fondamentali;
In merito all’ applicazione della conoscenza e della capacità di comprensione acquisite, gli studenti sapranno:
-risolvere una struttura piana ipervincolata (analisi cinematica, calcolo e verifica delle reazioni vincolari, costruzione dei diagrammi delle azioni interne, calcolo di componenti di spostamento) mediante approcci analitici basati sul principio dei lavori virtuali;
-svolgere verifiche di resistenza in punti caratteristici di sezioni soggette ad azioni interne;
-impostare approcci numerici (metodo degli elementi finiti) per il calcolo di componenti di spostamento e di reazioni vincolari in sistemi di travi bi- e tri-dimensionali.
Infine, gli studenti avranno migliorato le loro capacità comunicative, ovvero saranno in grado di argomentare sugli aspetti teorici e applicativi dei metodi risolutivi per sistemi di travi bi- e tri-dimensionali, nonché di estendere le formulazioni dei problemi discussi durante il corso a problemi più generali.

Le attività didattiche sono realizzate mediante lezioni frontali ed esercitazioni. L'insegnamento è impostato in modo da favorire negli studenti l'apprendimento critico delle nozioni fondamentali di calcolo numerico delle strutture in campo elastico lineare. I diversi argomenti vengono infatti discussi a partire da un'impostazione generale, seguita dalla specializzazione a casi specifici di interesse applicativo. Nell'insegnamento vengono introdotte anche alcune nozioni di base sul metodo degli elementi finiti per fornire agli allievi le competenze elementari, necessarie per un uso consapevole degli strumenti di calcolo automatico moderni nella soluzione di problemi strutturali. L’insegnamento si basa su argomenti divisi in moduli come descritto in seguito.
Modulo 1: Richiami di meccanica dei solidi e delle strutture
-Analisi cinematica di sistemi di travi.
-Analisi statica di sistemi di travi: calcolo di reazioni vincolari e azioni interne.
Modulo 2: Metodo della Linea Elastica (MLE)
-Teoria della trave: ipotesi cinematiche, equazioni di congruenza, equazioni di equilibrio, legame elastico.
-Modello di trave di Bernoulli-Navier; equazione della linea elastica flessionale.
-Applicazione del MLE ai sistemi di travi bi-dimensionali.
Modulo 3: Principio dei lavori virtuali (PLV)
-Formulazione e applicazione del PLV come condizione sufficiente di congruenza ai sistemi di travi.
Modulo 4: Analisi delle sollecitazioni e verifica di resistenza
-Valutazione degli sforzi in punti di una sezione e verifica di resistenza.
Modulo 5: Metodo delle Forze (MdF)
-Derivazione del MdF come corollario del PLV (come condizione sufficiente di congruenza per i sistemi di travi).
-Applicazione del MdF a sistemi di travi bi-dimensionali per la risoluzione e per il calcolo di componenti di spostamento di strutture isostatiche e iperstatiche.
Modulo 6: Metodo degli Spostamenti (MdS)
-Derivazione del MdS come corollario del PLV (come condizione sufficiente di equilibrio per i sistemi di travi).
Modulo 7: Approcci energetici
-Equilibrio dinamico ed equazioni di Lagrange per sistemi discreti.
-T eorema della stazionarietà dell’energia potenziale totale.

• Approccio agli elementi finiti per l’analisi di sistemi piani di travi: funzioni di forma, matrice di compatibilità, matrice di rigidezza locale, matrice di massa locale, forze nodali equivalenti, assemblaggio delle matrici locali, ricostruzione della distribuzione delle azioni interne, estensione al caso dei sistemi di travi tri-dimensionali.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale obbligatoria
Sono previste, in sede d'esame:
-una verifica scritta di carattere pratico;
-una discussione orale nella quale viene richiesto allo studente di applicare criticamente gli strumenti acquisiti. La discussione orale è obbligatoria e può essere sostenuta solo a valle di un esito positivo nella prova pratica.
Si noti che la discussione orale non è limitata a una mera ripetizione di quanto presentato dal docente, ma è finalizzata a far emergere il livello di comprensione realmente acquisito e la capacità di valutazione critica maturata dallo studente. Ad alcune domande può essere richiesta una risposta per iscritto.

L’insegnamento si propone come obiettivo fondamentale quello di rendere lo studente capace di eseguire correttamente le più comuni misure meccaniche e termiche sia statiche che tempo-varianti. Al termine del corso lo studente deve conoscere gli elementi della metrologia di base, secondo le normative nazionali ed internazionali, deve saper leggere un catalogo e scegliere lo strumento di misura adeguato, sapere acquisire dei dati, scrivere un rapporto di prova, comunicare con proprietà di linguaggio i risultati, sviluppare senso critico sulle misure conoscere gli elementi fondamentali del sistema qualità e le norme operative.
Le lezioni sono caratterizzate da frequenti riferimenti alle normative tecniche e al sistema qualità, sono affiancate da una intensa attività di laboratorio, allo scopo di applicare concretamente gli argomenti trattati e rendere familiare l’attività sperimentale.
Visite a laboratori scientifici e didattici completano l’offerta formativa.

Al completamento con successo di questo corso, gli studenti saranno in grado di dimostrare:
Conoscenze e capacità di comprensione
Conoscenza dei fondamenti dei sistemi di misura, inclusa la procedura di calibrazione statica e dinamica dei trasduttori, e comprensione approfondita dei parametri che definiscono le prestazioni metrologiche.
Capacità di stimare l'incertezza di misura nelle applicazioni meccaniche e termiche più comuni.
Padronanza nella progettazione ed esecuzione delle principali misure meccaniche e termiche, inclusi i fondamenti dell'acquisizione e gestione dei dati.
Capacità di effettuare un’analisi critica dei dati acquisiti.
Capacità di applicare conoscenze e comprensione
Abilità nell’interpretare e utilizzare in modo efficace le informazioni contenute nei datasheet tecnici della strumentazione, per selezionare gli strumenti di misura più adeguati alle applicazioni meccaniche comuni.
Competenza nell’individuare e configurare correttamente i parametri di acquisizione per un’acquisizione e gestione efficace dei dati.
Abilità pratica nell’utilizzo della strumentazione di base per misure meccaniche e termiche.
Abilità comunicative
Capacità di redigere relazioni tecniche.
Capacità di sintetizzare e presentare chiaramente i risultati di attività sperimentali, motivando le scelte effettuate e le procedure adottate.

Teoria della misura e metrologia
Modelli di misura: comprensione della struttura e interpretazione delle misure.
Valutazione dell’incertezza: metodi completi per quantificare e riportare l’incertezza di misura.
Sistemi e unità di misura: studio approfondito degli standard internazionali e dei sistemi di unità.
Proprietà statiche degli strumenti: caratterizzazione delle prestazioni a regime.
Calibrazione statica: principi e procedure di calibrazione degli strumenti.
Caratteristiche metrologiche: studio delle prestazioni degli strumenti secondo gli standard internazionali.
Certificazione e accreditamento: panoramica sulla garanzia della qualità in metrologia.
Catena di misura: analisi dei componenti interconnessi di un sistema di misura.
Elementi di analisi dei segnali
Conversione analogico-digitale (ADC): principi di conversione di segnali continui in dati digitali.
Campionamento e aliasing: comprensione delle implicazioni del campionamento discreto sull’integrità del segnale.
Introduzione all’analisi spettrale e funzione di trasferimento: concetti base per analizzare i segnali nel dominio delle frequenze.
Dinamica degli strumenti di misura
Modelli di misura dinamica: risposta degli strumenti a ingressi variabili nel tempo.
Funzioni di trasferimento: caratterizzazione del comportamento degli strumenti nel dominio delle frequenze.
Ordini degli strumenti (0, 1, 2): analisi dei comportamenti dinamici comuni e dei relativi parametri.
Fondamenti di strumentazione analogica
Circuiti di misura: progettazione e analisi di circuiti di misura di base.
Strumenti di visualizzazione e archiviazione: principi di rappresentazione e memorizzazione dei dati.
Fondamenti di elaborazione del segnale: calcolo di parametri semplici nel dominio del tempo e delle frequenze a partire da segnali acquisiti.
Misure meccaniche
Misure dimensionali: calibri, micrometri, blocchetti di riscontro.
Misura di spostamenti: trasduttori resistivi, induttivi e differenziali; sensori a triangolazione laser e a correnti parassite.
Accelerazione: accelerometri.
Misura di deformazione: estensimetri e circuiti di misura.
Misura di massa e forza: celle di carico a estensimetri e piezoelettriche.
Misura di pressione e portata, inclusi suono e rumore.
Misure di temperatura
Scale di temperatura: standard internazionali e scale comuni.
Termometri: termometri a bimetallo e a liquido, termoresistenze, termocoppie, termistori.
Sensori a distanza: introduzione alla termometria a radiazione.

Prova scritta obbligatoria, con prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
L’esame del corso è composto da:
(a) Prova scritta, con due modalità alternative:
-Opzione 1: due prove scritte, una intermedia a metà semestre e una finale a fine corso. Le due prove coprono rispettivamente la prima e la seconda metà del programma. L’accesso alla seconda prova è consentito solo se la prova intermedia è superata con almeno 18/30. Il voto finale sarà la media aritmetica dei due punteggi, che dovrà comunque risultare pari o superiore a 18/30. In caso di mancato superamento della seconda prova, lo studente dovrà sostenere l’esame scritto unico (opzione 2) in uno degli appelli successivi. Non sono ammessi recuperi parziali delle due prove.
La seconda prova deve essere sostenuta entro i primi due appelli della sessione invernale (febbraio). Il voto della prova intermedia non è più valido una volta iniziato il nuovo semestre.
-Opzione 2: un’unica prova scritta da sostenere in uno degli appelli ufficiali. L’esame copre l’intero contenuto del corso. La prova è superata con un punteggio minimo di 18/30.
Per entrambe le opzioni è obbligatoria la registrazione tramite i servizi online.
Argomenti della prova scritta: la prova scritta include domande teoriche ed esercizi sugli argomenti trattati durante il corso (inclusi eventuali seminari), e presenta anche domande incentrate su attività pratiche/laboratoriali. Gli esercizi valutano la capacità dello studente di:
Interpretare correttamente e gestire le caratteristiche degli strumenti.
Progettare un sistema di misura, selezionando strumenti adeguati ai requisiti richiesti.
Scegliere i parametri corretti per l’acquisizione dati.
Analizzare i dati di misura, valutare l’incertezza e interpretare criticamente i risultati.
Le domande valutano anche:
La conoscenza dei concetti fondamentali di metrologia e del linguaggio tecnico appropriato.
La familiarità con la strumentazione di base in ambito ingegneristico meccanico.
(b) Esame orale, obbligatorio se richiesto dal docente. È inoltre facoltativo su richiesta dello studente, purché la prova scritta sia stata superata. In caso di non superamento della prova orale, il voto della prova scritta è annullato e l’esame è considerato non superato.
Argomenti della prova orale: l’esame orale comprende domande su tutti gli argomenti trattati nel corso, e richiede risposte sintetiche ma complete, corredate da equazioni e grafici. L’orale ha l’obiettivo di verificare:
La capacità dello studente di sintetizzare i concetti teorici e di base approfonditi a lezione;
La capacità di presentare i risultati delle attività sperimentali svolte.

E.O. Doebelin, Strumenti e metodi di misura, Editore: McGraw-Hill, Anno edizione: 2008, ISBN: 9788838664359
A. Cigada L. Comolli S. Manzoni, Appunti di estensimetria elettrica, Editore: Cittastudi/UTET
UNI-CEI-70098-3:2016 "Incertezza di misura - Parte 3: Guida all'espressione dell'incertezza di misura"
UNI-CEI-70099:2008 "Vocabolario Internazionale di Metrologia - Concetti fondamentali e generali e termini correlati (VIM)"

This course is designed to provide participants with a foundational understanding of the objectives of business entities, the principles of financial accounting, and the core tools used to support informed business decision-making.

Upon successful completion of the course, the student will be able to:
1) Understand and explain the objectives and purposes of a business entity.
2) Understand the purpose and structure of financial statements.
3) Understand and apply cost analysis techniques and investment evaluation tools.

Introduction
Business objectives and sustainability; Key stakeholders and their roles; Business structures and types of business entities.
Financial accounting
Nature and purpose of financial accounting; Balance sheet; Income statment; Analysis and interpretation of financial statements.
Management accounting
Cost behavior and classification; Cost allocation methods; Cost-Volume-Profit (CVP) analysis for short-term decision making.
Capital budgeting
Strategic and financial considerations in long-term investment decisions; Discounting principles and time value of money; Capital budgeting techniques: Net Present Value (NPV), Profitability Index (PI), Payback Period, and Internal Rate of Return (IRR).
Please note that the Business Organization course is integrated with the Production Systems course, for a total of 10 ECTS credits (5+5 credits). The teaching activities are divided in two sequential parts: September–October is dedicated to Business Organization; November–December focuses on Production Systems.

Prova scritta obbligatoria, con prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
Student assessment is based on a mandatory written examination that includes both theoretical questions and numerical exercises, covering the two components of the course: Business Organization and Production Systems. To successfully pass the exam, students must obtain a minimum overall score of 18 out of 30, and earn at least 5 points in each of the two components (Business Organization and Production Systems).
An oral examination is also part of the assessment process, with the following conditions:

• It is mandatory for students who score 28/30 or above in the written exam, to confirm the final grade.
• It is optional, upon request, for students scoring between 24/30 and 27/30.
• It is not permitted for students who score below 24/30 on the written exam.
  Students may also opt to take the final exam in the form of two midterm exams:
• The first midterm (November) will cover the Business Organization module.
• The second midterm (during the first official winter exam session) will cover the Production Systems module.
• The same rules regarding the oral exam apply to the combined score of the two midterms.
• Please note: Partial scores from the midterm exams are only valid until the first winter exam session.
  Note: Students who are enrolled only in the 5-credit Business Organization course are subject to the same rules as above. In this case, it is strongly recommended to contact the course instructor to clarify administrative and assessment procedures.

Guerini Massimiliano, Slides and materials provided by the instructors during the course (available on WeBeep)
Birt, Brooks, Chalmers, Maloney, Oliver, Accounting. Business Reporting for Decision Making., Editore: Wiley, Anno edizione: 2018, ISBN: 978-0-730-36295-1
Note: 6th Edition

L’insegnamento ha l’obiettivo di fornire le conoscenze di base per l'utilizzo dei programmi commerciali di calcolo strutturale basati sul metodo agli elementi finiti. Particolare attenzione è posta nella schematizzazione ingegneristica degli organi delle macchine, e nelle scelte relative al modello FEM più idonee alla valutazione del loro comportamento strutturale. Problemi lineari di analisi strutturale sono affrontati e risolti con l'utilizzo di software commerciali, includendo tutte le fasi di pre- e post- processing. I risultati ottenibili e visualizzabili vengono selezionati e discussi in funzione del tipo di modellazione scelta; ove possibile sono confrontati con quelli ottenibili con i metodi tradizionali. Si procede con un approfondimento su metodi di progettazione di tipo analitico, l'analisi delle strutture a telaio, analisi di strutture 2D e 3D e lastre curve, con complessità crescente dei component schematizzati.

L o studente acquisisce conoscenza e comprensione relative alla modellazione ad elementi finiti e la capacità di applicazione di tale conoscenza e comprensione per:
adattare al componente meccanico sotto esame il modello strutturale più idoneo, dipendente dalla sua geometria, dalle azioni meccaniche prevalenti in esso presenti e dai risultati a cui si è interessati;
impostare calcoli strutturali semplificati preliminari che forniscano pochi risultati indicativi da confrontare con i risultati delle analisi FEM;
riconoscere le differenze di prestazione che possono offrire i diversi modelli strutturali adottati, sia in termini di numerosità e precisione dei risultati sia in termini di lavoro di preparazione necessario;
scegliere quali grandezze estrarre dalla mole di risultati prodotti dal software per la rappresentazione e visualizzazione solo di quelle significative;
scrivere una relazione tecnica nella quale: giustifica sia il modello di calcolo preliminare adottato che quello FEM; mostra come ha realizzato il modello FEM (scelta elemento finito, attribuzione caratteristiche materiale, applicazione dei vincoli e dei carichi, ecc); riporta in forma grafica i risultati da lui selezionati perché significativi, confrontandoli tra loro e con quelli ottenuti tramite l’analisi semplificata.
Inoltre, si prevede l’assegnazione di una relazione del tipo “case study”: tale lavoro consiste nel redigere in maniera autonoma una relazione che riporti alcune attività svolte durante il laboratorio informatico, eventualmente con integrazioni, e dei progetti nuovi. La redazione di tale redazione permetterà agli studenti in maniera autonoma di
rielaborare metodi e concetti del corso;
spiegare i passi seguiti per l’impostazione, la soluzione e l’utilizzo delle verifiche strutturali;
migliorare le proprie capacità comunicative attraverso la capacità di combinare ed integrare differenti concetti e modalità di verifica.

Modulo 1: Introduzione
Introduzione al FEM
Descrizione schematica del metodo FEM
Esempi applicativi
Modulo 2: Elementi 1D
Applicazione del Modello trave
Introduzione al FEM attraverso modellazioni di sistemi di molle in equilibrio
Impiego di elementi finiti monodimensionali 3D a risposta solo assiale (elementi “asta”) o completa (assiale, tagliante, flettente, torcente) per componenti o semplici strutture che si prestano a tale modellazione (solidi alla De Saint Venant).
Approfondito confronto tra analisi FEM e analisi secondo la Meccanica dei Solidi e Costruzione di Macchine. Modellazione dei vincoli, riconoscimento ed uso delle simmetrie, gradi di libertà. Rappresentazione, lettura ed interpretazione dei risultati.
Tecniche di scrittura per una relazione
Modulo 3: Elementi 2D
Costruzione di Modelli piani 2D
Introduzione ai modelli piani e casi particolari (sforzo piano – deformazione piana)
Semplificazione del componente fisico, in funzione della geometria e della disposizione dei carichi e dei vincoli, in modello strutturale 2D. Elementi finiti piani per il continuo 2D. Funzioni di forma lineari e quadratiche
Problematiche applicative
Elementi isoparametrici
Elementi finiti Plates e Shell; gradi di libertà. Rappresentazione, lettura ed interpretazione dei risultati. Modelli a lastre piane e a lastre curve
Modulo 4: Elementi e analisi 3D
Costruzione Modelli assial-simmetrici e 3D,
Solidi di rivoluzione
Elementi 3 D
Analisi del modello. Rappresentazione, lettura ed interpretazione dei risultati.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, senza revisioni periodiche, senza presentazione/discussione finale
Lo studente dovrà obbligatoriamente sostenere un esame scritto della durata di 2 ore che verterà permetterà di valutare:
La capacità di applicare la conoscenza attraverso la scelta di un modello di calcolo “elementare” preliminare, con relativi brevi calcoli, basato sulle conoscenze della meccanica applicata e della costruzione di macchine, idoneo a rappresentare un componente semplificato e/o un sistema meccanico semplificato;
La capacità comunicare i contenuti appresi attraverso domande teoriche in merito ai contenuti del corso
Lo studente dovrà consegnare una relazione relazione del tipo “case study”: tale lavoro consiste nel redigere una relazione che riporti alcune attività svolte durante il laboratorio informatico, eventualmente con integrazioni, e dei progetti nuovi. Tale relazione permetterà di valutare:
Capacità di comprendere la scelta più opportuna del modello FEM da adottare in funzione del maggiore e significativo livello di approfondimento raggiungibile rispetto a quanto già esplicitato con l’analisi preliminare;
La capacità applicare la conoscenza generando il modello geometrico necessario alla applicazione degli elementi finiti;
La capacità di costruire il modello ad elementi finiti sul modello geometrico anche attraverso il passaggio da ambienti di lavoro differenti;
La capacità di interpretare le condizioni di carico e di vincolo indicate dal testo ed applicarle in maniera idonea agli elementi finiti cui competono;
Capacità di formulare giudizi in autonomia attraverso la scelta dei risultati da riportare perché significativi nel dare dimostrazione del comportamento strutturale del componente;
Abilità di comunicare contenuti attraverso la stesura di una relazione tecnica nella quale riportare tutti i punti precedentemente indicati
Per superare l’esame gli studenti devono passare l’esame scritto e consegnare una relazione di tipo “case study” che verrà anch’essa valutata. A discrezione del docente può essere richiesto una discussione orale della relazione presentata. La relazione si intende, una volta consegnata, valida per l’intero anno accademico.

Robert Davis Cook, Finite element modeling for stress analysis, Editore: Wiley, Anno edizione: 1995, ISBN: 0471107743
Note: Oriented toward those who will use finite elements (FE) rather than toward theoreticians and computer programmers. Emphasizes the behavior of FE and how to use the FE method successfully. Contains end-of-chapter exercises and extensive advice about FE modeling.
Amar Khennane, Introduction to Finite Element Analysis Using MATLAB and Abaqus, Editore: CRC Press, Anno edizione: 2013, ISBN: 9780429166433
Note: Available online in the POLIMI library

L’insegnamento si propone di illustrare le metodologie e le formulazioni da utilizzare per la progettazione costruttiva dei componenti più utilizzati all’interno dei sistemi meccanici, utilizzando approcci analitici e normative tecniche nazionali ed internazionali.
Sulla base dell’analisi funzionale dei sistemi meccanici, vengono definite le caratteristiche dei singoli componenti, per i quali viene impostato il progetto costruttivo (scelta dei materiali, scelta delle configurazioni e dimensioni di massima e di dettagli, verifica delle prestazioni), con particolare attenzione alla resistenza meccanica strutturale.
L’insegnamento è articolato su una serie di lezioni e di esercitazioni applicative, connesse agli argomenti delle lezioni. Le esercitazioni sono volte a consolidare le conoscenze teoriche e ad applicare i metodi appresi a lezione. In particolare, durante le esercitazioni sarà richiesto lo svolgimento di un progetto, applicando i concetti di progettazione e verifica a componenti reali, tipici dei sistemi meccanici.

Conoscenza e comprensione. A seguito del superamento dell’esame, lo studente:
conosce le metodologie ed i principi di dimensionamento di diversi elementi meccanici, in funzione delle loro applicazioni e delle loro funzionalità (DdD 1);
conosce la modalità di verifica statica e di fatica dei principali elementi di sistemi meccanici (DdD 1).
Capacità di applicare conoscenza e comprensione. A seguito del superamento dell’esame, lo studente è in grado di:
definire una procedura di dimensionamento dei principali componenti meccanici (DdD 2);
scegliere in modo critico le soluzioni progettuali più adeguate allo specifico componente meccanico o sistema meccanico (DdD 2,3);
valutare le sollecitazioni in gioco nelle strutture meccaniche e la loro natura, ai fini di impostare una verifica strutturale (DdD 2);
identificare criticamente gli elementi più sollecitati in strutture meccaniche, e all’interno di questi le sezioni più sollecitate, dove effettuare le verifiche opportune (DdD 2,3);
effettuare verifiche statiche e di fatica dei principali componenti meccanici utilizzando un approccio rigoroso (DdD 2,5);
è capace di lavorare in gruppo e di comunicare i risultati ottenuti con un linguaggio tecnico (DdD 4).

1) Complementi di progettazione meccanica
In relazione all'applicazione agli elementi delle macchine, vengono forniti dei complementi sulla statica e sulla resistenza a fatica, per tenere conto della peculiarità di ciascun componente del sistema meccanico. In particolare, tali complementi riguardano la torsione e il taglio nelle travi curve, la resistenza a fatica in condizioni pluriassiali (criterio di Gough-Pollard e grafico di Haigh) e da contatto, la scelta razionale dei materiali in funzione dei limiti di prestazione e dell'impiego.
2) Elementi delle macchine
Molle: descrizione delle tipologie di molle: trazione/compressione; flessione; torsione; molle ad elica cilindrica. Determinazione delle grandezze caratteristiche di calcolo; rigidezze; applicazioni e verifiche statiche.
Assi ed alberi: progetto e dimensionamento, verifiche statiche (resistenza e deformazione) e a fatica, velocità critiche torsionali e flessionali.
Bielle: condizioni caratteristiche di lavoro e verifica di resistenza.
Trasmissioni di potenza: flussi di potenza, rendimento.
Accoppiamenti albero-mozzo: accoppiamenti forzati con calcolo delle pressioni di contatto, accoppiamenti con chiavetta e linguetta; verifiche statiche.
Ruote dentate: cinematica degli ingranaggi; grandezze geometriche caratteristiche; dimensionamento (fattori sintetici di sollecitazione); calcolo delle spinte; verifica a fatica da contatto e a flessione con riferimento alla normativa.
Cuscinetti volventi: tipi di cuscinetti, morfologia e schemi di vincolo realizzabili, scelta, calcolo della durata, montaggio, esempi di applicazione.
Trasmissioni a cinghia: tipi di cinghie; modellistica e grandezze caratteristiche; calcolo del tiro e delle forze di spinta sugli alberi; stato di sollecitazione nelle cinghie e calcolo della potenza trasmissibile.
Unioni saldate e bullonate: classificazione, progettazione, realizzazione, verifica statica secondo normativa.
Recipienti in pressione: recipienti di piccolo spessore e cenni ai recipienti di grosso spessore, effetto guarnizione e calcolo del serraggio dei bulloni, dimensionamento e verifica del mantello cilindrico.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, senza revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
L'esame è composto da una prova scritta e un colloquio orale con presentazione/discussione dei progetti svolti durante il semestre.
La prova scritta è formata da due parti. Nella prima parte sono proposti esercizi che prevedono una soluzione numerica, riguardanti gli argomenti trattati durante l’insegnamento. Nella seconda parte sono presenti domande a risposta aperta sia su argomenti di teoria sia legati ad aspetti più di dettaglio della verifica strutturale, trattati nelle esercitazioni. Non è possibile superare la prova scritta con solo esercizi numerici (parte 1) o solo esercizi teorici (parte 2).
Scopo della prima parte della prova scritta è verificare le capacità di applicare conoscenze apprese durante l’insegnamento a verifiche strutturali di componenti o sistemi meccanici rappresentativi, con diversi livelli di complessità. Scopo della seconda parte della prova scritta è verificare le conoscenze teoriche apprese.
In sede d’esame, lo studente dovrà: 1) dimostrare di conoscere le modalità di funzionamento e ed essere in grado di determinare le sollecitazioni agenti sui principali elementi meccanici; 2) essere in grado di effettuare dimensionamenti, verifiche di resistenza statiche e di fatica specifiche per ogni componente, seguendo apporci analitici e normative tecniche.
Solo in caso di valutazione positiva della prova scritta sarà possibile accedere al colloquio con presentazione / discussione sui progetti svolti durante il semestre.
La presentazione / discussione dei progetti svolti durante il semestre è obbligatoria e consiste in una discussione sui report preparati durante le esercitazioni, riguardanti diversi componenti e sistemi meccanici. Il colloquio consiste in una presentazione e commento alle soluzioni progettuali scelte nei progetti svolto durante il semestre, giustificandole con un’esposizione sintetica e completa. Scopo del colloquio è di verificare le conoscenze apprese nel corso, con particolare riferimento agli aspetti applicativi. Il colloquio potrà modificare il punteggio ottenuto durante la prova scritta solo in forma limitata.

P. Davoli, M. Filippini, C. Gorla, A. Lo Conte, Lezioni sugli organi delle macchine, Editore: Maggioli, Anno edizione: 2008, ISBN: 8838741654
R.C. Juvinall, K.M. Marshek, Fondamenti di costruzione di macchine, Editore: Città Studi Edizioni, Anno edizione: 2017, ISBN: 8825174136
R.G. Budynas, J.K. Nisbett, Shigley, Progetto e costruzione di macchine, Editore: McGraw-Hill, Anno edizione: 2024, ISBN: 9788838658716
G. Niemann, H. Winter, B.R. Höhn, Manuale degli organi delle macchine, Editore: Tecniche Nuove, Anno edizione: 2006, ISBN: 8848116493

La Prova Finale consiste in un progetto multi-disciplinare ed ha l'obiettivo di sviluppare la capacità di lavorare in team e di sintetizzare le diverse competenze maturate nel corso dei semestri precedenti cimentandosi su un'attività progettuale

A valle del superamento del corso, l'allievo acquisisce una capacità applicativa più matura ed integrate della progettazione meccanica:

• Progettazione funzionale di un sistema meccanico
• Modellazione parametrica di parti e di assiemi
• Documentazione di prodotto
• Verifiche ingegenristiche di un sistema meccanico
  Inoltre, attraverso il lavoro in team e l'interazione con i tutor di progetto, l'allievo acquisisce
• capacità di comunicazione
• capacità di auto-apprendimento sulle specificità dell'ambito progettuale in cui ha operato
• capacità di giudizio per guidare scelte progettuali

La prova finale prevede lo sviluppo di un progetto su un tema proposto dal docente o da rappresentanti del mondo industriale
Il progetto viene realizzato da gruppi di 3-5 studenti utilizzando le tecniche ed i sistemi appresi durante il percorso di studi

Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
Organizzazione del corso e modalità di verifica
L'attività consiste nell’elaborazione, presentazione e discussione di un progetto mediante revisioni con il docente del corso ed eventualmente con altri esperti del sistema analizzato.
La Prova Finale consiste nella progettazione di un sistema meccanico, nella redazione della Relazione Tecnica di Progetto e nella produzione delle tavole costruttive (assiemi e particolari). La consegna del materiale al docente avviene, per via informatica (file pdf di tutto quanto richiesto al punto precedente), almeno tre (3) giorni prima della data concordata per la difesa della Prova Finale. E’ comunque preferibile presentarsi alla difesa con la stampa cartacea delle tavole costruttive.
Alcune precisazioni e regole comuni a tutti gli scaglioni della Prova Finale
1.la Prova Finale è relativa all’intero Corso di Studio, non a uno o più Corsi specifici
2.concorre alla media curricolare per 3 CFU su 180 CFU e definisce l’incremento della votazione finale di Laurea rispetto alla media curricolare
3.ha carattere di lavoro organizzato in gruppi (team working)
4.durante l’arco dell’intero anno, le revisioni hanno luogo unicamente negli orari delle lezioni appositamente programmate (si faccia riferimento al calendario della Prova Finale relativo allo scaglione di appartenenza)
5.la difesa della Prova Finale avviene su appuntamento durante i periodi delle sessioni d’esame (con un numero di tentativi al massimo pari a quello degli appelli disponibili per la sessione in cui ci si presenta) e deve essere sostenuta unitariamente dall’intero gruppo
6.i criteri di valutazione si focalizzano sia sulla qualità dei contenuti tecnici richiesti, sia sulla qualità della loro presentazione/comunicazione
7.la valutazione vale per l’intero gruppo e, quindi, il voto è lo stesso per tutti i suoi membri, salvo manifesta differenza di contributo e comprensione da parte dei medesimi
8.a fronte di una valutazione sufficiente, non è data facoltà di rifiutare il voto
9.in ambito di iscrizione all’appello di Laurea, vanno indicati il Coordinatore del Corso di Studi come Relatore e «Prova Finale» come titolo dell’elaborato

Determinazione delle soluzioni tecnologiche utilizzabili nella fabbricazione di un componente meccanico a partire dai vincoli tecnico-economici imposti dal progetto (materiali, tolleranze dimensionali e di forma, finitura superficiale, dimensioni del lotto di produzione etc.). Nell’ambito del corso vengono introdotte e presentate diverse tecnologie produttive (deformazione plastica, tecnologie dei materiali polimerici, waterjet, laser, additive manufacturing, etc.) con cui analizzare e sviluppare un caso scelto dagli studenti nel progetto d'anno, evidenziando e commentando le possibili soluzioni alternative per la loro produzione. Insegnamento all’autonomia dello studente nell’approcciare con metodo la stesura di cicli di fabbricazione e la stima dei costi di tecnologie non completamente approfondite a lezione.

Al termine del corso agli studenti avranno fatto propri contenuti e pratiche d’esercizio secondo quanto stabilito negli obiettivi formativi.
Descrittore
Ciclo
Descrizione
1 – Conoscenza e capacità di comprensione
(Obbligatorio)
LT
I titoli finali di primo ciclo possono essere conferiti a studenti che abbiano dimostrato conoscenze e capacità di comprensione in un campo di studi di livello post secondario e siano a un livello che, caratterizzato dall’uso di libri di testo avanzati, include anche la conoscenza di alcuni temi d’avanguardia nel proprio campo di studi;
LM
I titoli finali di secondo ciclo possono essere conferiti a studenti che abbiano dimostrato conoscenze e capacità di comprensione che estendono e/o rafforzano quelle tipicamente associate al primo ciclo e consentono di elaborare e/o applicare idee originali, spesso in un contesto di ricerca;
In termini di conoscenza e capacità di comprensione, gli studenti saranno in grado di: elencare e descrivere le nuove tecnologie affrontate a lezione, categorizzare il loro campo di applicazione, le principali problematiche ed i limiti di applicazione.
Descrittore
Ciclo
Descrizione
2 - Conoscenza e capacità di comprensione applicate
(Obbligatorio)
LT
I titoli finali di primo ciclo possono essere conferiti a studenti che siano capaci di applicare le loro conoscenze e capacità di comprensione in maniera da dimostrare un approccio professionale al loro lavoro, e possiedano competenze adeguate sia per ideare e sostenere argomentazioni che per risolvere problemi nel proprio campo di studi;
LM
I titoli finali di secondo ciclo possono essere conferiti a studenti che siano capaci di applicare le loro conoscenze, capacità d i comprensione e abilità nel risolvere problemi a tematiche nuove o non familiari, inserite in contesti più ampi (o interdisciplinari) connessi al proprio settore di studio;
In merito all’ applicazione della conoscenza e della capacità di comprensione acquisite, gli studenti potranno identificare le tecnologie più opportune da applicare per la realizzazione di manufatti, declinare/adattare i metodi generici visti al corso per l’impostazione del ciclo i lavoro e la stima dei suoi costi ed applicarli ad un caso concreto, scelto come argomento per il progetto d’anno.
Descrittore
Ciclo
Descrizione
3 - Autonomia di giudizio
LT
I titoli finali di primo ciclo possono essere conferiti a studenti che abbiano la capacità di raccogliere e interpretare i dati (normalmente nel proprio campo di studio) ritenuti utili a determinare giudizi autonomi, inclusa la riflessione su temi sociali, scientifici o etici ad essi connessi;
LM
I titoli finali di secondo ciclo possono essere conferiti a studenti che abbiano la capacità di integrare le conoscenze e gestire la complessità, nonché di formulare giudizi sulla base di informazioni limitate o incomplete, includendo la riflessione sulle responsabilità sociali ed etiche collegate all’applicazione delle loro conoscenze e giudizi;
Attraverso le lezioni ed esercitazioni gli studenti inoltre acquisiranno la capacità di formulare giudizi in autonomia, ovvero di analizzare gli aspetti comuni delle tecnologie viste insieme a lezione, identificando i legami causa-effetto e facendo collegamenti tra problematiche comuni a diverse tecnologie e deducendo le cause che le provocano.
Descrittore
Ciclo
Descrizione
4 - Abilità comunicative
LT
I titoli finali di primo ciclo possono essere conferiti a studenti che sappiano comunicare informazioni, idee, problemi e soluzioni a interlocutori specialisti e non specialisti;
LM
I titoli finali di secondo ciclo possono essere conferiti a studenti che sappiano comunicare in modo chiaro e privo di ambiguità le loro conclusioni, nonché le conoscenze e la ratio ad esse sottese, a interlocutori specialisti e non specialisti;
5 - Capacità di apprendere
LT
I titoli finali di primo ciclo possono essere conferiti a studenti che abbiano sviluppato quelle capacità di apprendimento che sono loro necessarie per intraprendere studi successivi con un alto grado di autonomia.
LM
I titoli finali di secondo ciclo possono essere conferiti a studenti che abbiano sviluppato quelle capacità di apprendimento che consentano loro di continuare a studiare per lo più in modo auto-diretto o autonomo.
Inoltre, attraverso l’assegnazione di un progetto d’anno da svolgere in gruppo gli studenti saranno in maniera autonoma in grado di organizzare e pianificare in maniera autonoma il lavoro, suddividendoselo ed effettuando sessioni comuni per le attività che lo richiedono, approfondendo in maniera autonoma gli aspetti tecnologici legati alla realizzazione dell’oggetto/assieme prescelto per il progetto d’anno, integrando metodi e conoscenze viste esemplificativamente a lezione.
Infine, gli studenti avranno migliorato le loro capacità comunicative, ovvero saranno in grado di presentare sinteticamente al docente ed ai colleghi il proprio progetto d’anno, sintetizzando gli aspetti salienti e caratteristici del loro lavoro.

Le attività didattiche sono realizzate a mezzo di lezioni ed esercitazione. Viene inoltre sviluppato un progetto d’anno di gruppo come laboratorio.
L’insegnamento si basa su argomenti divisi in moduli come descritto in seguito:
Modulo 1 - Elementi di lavorazione meccanica
Argomento 1.1: forme, tolleranze e gradi di finitura ottenibili mediante i processi considerati
Argomento 1.2: determinazione delle soluzioni tecnologiche complementari o alternative all’asportazione di truciolo: motivazioni tecnico-economiche.
Argomento 1.3: scelta dei parametri tecnologici in funzione degli obiettivi assegnati.
Modulo 2 - Lavorazione delle materie plastiche
Argomento 2.1: analisi delle principali caratteristiche dei materiali polimeri
Argomento 2.2: proprietà reologiche e meccaniche
Argomento 2.3: analisi dei principali processi di trasformazione delle materie plastiche
Argomento 2.4: correlazione tra caratteristiche delle materie plastiche, processi produttivi, forme e tolleranze ottenibili
Argomento 2.5: stampaggio ad iniezione
Argomento 2.6: estrusione
Argomento 2.7: blow-moulding
Argomento 2.8: termoformatura
Argomento 2.9: cenni ad altri processi
Argomento 2.10: tecnologie dei materiali compositi
Argomento 2.11: stima dei costi nello stampaggio ad iniezione.
Modulo 3 - Cicli di fabbricazione
Argomento 3.1: regole generali nella pianificazione dei tempi e metodi
Argomento 3.2: sviluppo di cicli di fabbricazione di particolari meccanici assegnati
Argomento 3.3: confronto tra differenti soluzioni tecnologiche con relative implicazioni di costo.
Modulo 4 - Cicli di assemblaggio
Argomento 4.1: regole general per il design for assembly
Argomento 4.2: metodi analitici per la stima dei costi di assemblaggio, differenti organizzazioni degli assemblaggi
Modulo 5 - Fabbricazione per deformazione plastica
Argomento 5.1: principi generali della deformazione plastica: plasticità dei metalli, deformazione a freddo ed a caldo, velocità di defomrazione
Argomento 5.2: idroformatura
Argomento 5.3 deformazione incrementale
Argomento 5.4: rullatura
Argomento 5.5: processi near net shape.
Modulo 6 – Saldature
Argomento 6.1: stima dei costi nelle strutture saldate
Modulo 7 - Processi non convenzionali
Argomento 7.1: introduzione ai processi di lavorazione col laser: taglio, saldatura, microlavorazioni ed altre applicazioni
Argomento 7.2 processi water-jet ed abrasive water-jet
Argomento 7.3: elettroerosione a tuffo ed a filo
Argomento 7.4: cenni alle tecnologie additive.
Modulo 8 - Complementi di tecnologie
Argomento 8.1: applicazione dei processi tecnologici affrontati nell’ambito del corso ai particolari meccanici assegnati come casi di studio
Argomento 8.2: analisi funzionale e sua importanza
Argomento 8.3: scelta del processo, dei macchinari, stesura del ciclo e stima dei costi
Argomento 8.4: sviluppo di un foglio di calcolo per la stima dei costi in generale del processo principale utilizzato.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale facoltativa (a scelta dello studente) o condizionata (a scelta del docente)
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, senza revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
Gli studenti passeranno con successo l’esame:
sostenendo un esame scritto obbligatorio
presentando un progetto d’anno obbligatorio, da effettuarsi in gruppo
sostenendo un esame orale facoltativo o su richiesta del docente
Non sono previste prove intermedie durante l’anno.
Esame scritto
Con questo esame sarà possibile valutare gli studenti per la conoscenza e la comprensione degli argomenti illustrati a lezione, in particolare attraverso delle domande a risposta chiusa (V/F) su diversi argomenti tra quelli affrontati nel corso.
La presenza di alcune domande a risposta aperta permette invece di valutare anche l’abilità di sintetizzare e comunicare i contenuti appresi.
Il voto conseguito in questa parte dell’esame incide per il 70% nella valutazione finale
Progetto d’anno
Con questo progetto sarà possibile valutare gli studenti per la capacità di approfondire in autonomia, pur sotto la guida ed il consiglio del docente, la tecnologia necessaria per la realizzazione dell’oggetto prescelto come argomento del progetto.
La realizzazione di una relazione di progetto permette la valutazione della capacità di formulare giudizi in autonomia e di comunicare i risultati del proprio lavoro.
Da ultimo, la necessità di realizzare un foglio di calcolo Excel per la stima dei costi della tecnologia principale coinvolta nella realizzazione dell’oggetto del progetto, consente di sviluppare un metodo e capacità utile per la vita professionale.
Il voto conseguito in questa parte dell’esame incide per il 30% nella valutazione finale
Valutazione finale
Per superare l’insegnamento, gli studenti avere una valutazione complessiva maggiore di 18/30 ed avere un voto nell’esame scritto non inferiore a 18/30.

L’insegnamento ha l'obiettivo di fornire allo studente le conoscenze di base sulla riduzione dei minerali, la fusione, la solidificazione e la deformazione plastica dei metalli e delle leghe. I principi associati a tali argomenti verranno esposti in relazione alle tecniche produttive in cui vengono applicati: fonderia, produzione di getti speciali, tecnologie di saldatura, metodi di formatura delle leghe a caldo e a freddo. Tali conoscenze consentiranno di pervenire a un sistematico apprendimento delle conoscenze necessarie ad una corretta gestione dei processi di produzione e trattamento delle leghe metalliche.

Al termine del corso agli studenti avranno fatto propri contenuti e pratiche d’esercizio secondo quanto stabilito negli obiettivi formativi.
In termini di conoscenza e capacità di comprensione, gli studenti saranno in grado di:
Descrivere, identificare e definire i principali processi di produzione delle leghe metalliche di uso ingegneristico (acciaio, alluminio, rame, titanio) e le materie prime ad essi associate.
Descrivere, identificare e definire i processi per la preparazione, il caricamento e la riduzione delle materie prime all'interno dei reattori chimici dedicati alla produzione delle diverse classi di materiali
Descrivere e sintetizzare i principi della solidificazione
Descrivere, identificare e definire le tecniche, gli impianti e le modalità di gestione dei processi di colata e solidificazione (colata continua, in lingotto, fonderia)
Descrivere, identificare e definire i principi e le tecnologie della deformazione plastica a caldo (forgiatura, laminazione, estrusione) e a freddo (laminazione, trafilatura) e i fondamenti di ricristallizzazione ad essi associati (recovery, ricristallizzazione statica e dinamica).
Descrivere, identificare e definire i processi di saldatura autogeni e per brasatura e la metallurgia del giunto saldato
Descrivere, identificare e definire i principali aspetti e processi della metallurgia delle polveri (compattazione, sinterizzazione, HIP, post-processing)
In merito all’ applicazione della conoscenza e della capacità di comprensione acquisite, gli studenti potranno:
Applicare i principi termodinamici che regolano il decorso del processo di produzione di un metallo per ottenere le corrette caratteristiche chimico-fisiche
Applicare i principi della solidificazione ai processi di colata in lingotto, colata continua, produzione di getti da fonderia e saldatura
Apprendere le modalità di scelta dei parametri operativi e l'effetto che i processi inducono sulla microstruttura e sull'anisotropia dei semilavorati
Scegliere il miglior processo produttivo in funzione dell’applicazione finale, delle proprietà richieste e del materiale utilizzato
Dedurre gli effetti che la scelta della tecnologia di saldatura avrà sulle caratteristiche metallurgiche del cordone e della zona termicamente alterata
Applicare i metodi di dimensionamento dei giunti a cordone d'angolo per il calcolo statico di strutture saldate
Attraverso didattica laboratoriale virtuale e visite didattiche gli studenti inoltre acquisiranno la capacità di formulare giudizi in autonomia, ovvero analizzare le specificità di un processo in funzione degli impianti installati e del materiale che si sta producendo; individuare caratteristiche e affinità tra impianti industriali differenti e dedurre le varianti di processo; paragonare processi alternativi per l’ottenimento del medesimo prodotto o delle medesime proprietà.
Inoltre, attraverso l’ assegnazione di questionari settimanali riguardanti gli argomenti del corso, gli studenti saranno in grado di rielaborare in maniera autonoma le informazioni apprese a lezione, consolidare le conoscenze acquisite e testare la preparazione in maniera continuativa.
Infine, gli studenti avranno migliorato le loro capacità comunicative, ovvero saranno in grado di esprimersi con terminologia tecnica e specifica del settore, formulare scelte appropriate processo/materiale per l’ottenimento dei requisiti progettuali, interagire alla pari con esperti di settore.

Le attività didattiche sono realizzate a mezzo di lezioni frontali, didattica laboratoriale virtuale tramite l’utilizzo di questionari e video e visite didattiche.
L’insegnamento si basa su argomenti divisi in moduli come descritto in seguito:
Termodinamica e metallurgia estrattiva
Principi termodinamici relativi alla riduzione ed ossidazione dei metalli
Riduzione delle principali classi di minerali e principi di metallotermia
Processi e produzione dell’acciaio
ciclo integrale: altoforno e convertitore
forno elettrico: principi di elettrotermia (trasformazione dell'energia in calore e trasmissione del calore) e sistemi fusori (plasma, arco, induzione, bruciatori ossi-combustibile)
affinazione fuori forno.
Processi e produzione delle leghe non ferrose (alluminio: processi Bayer e Herault-Hall), rame (pirometallurgia e idrometallurgia), titanio (processi Hunter e Kroll, VAR, CHM)
Metallurgia e tecnologie della solidificazione
Principi di solidificazione dei metalli
condizioni per la nucleazione omogenea ed eterogenea
relazioni elementari per la descrizione della ridistribuzione del soluto
condizioni di raffreddamento e principali strutture di solidificazione ottenibili
macro e microsegregazione.
relazione tra velocità di solidificazione, ripartizione del soluto e morfologia delle strutture dendritiche (PDAS e SDAS)
Metallurgia dei sistemi di solidificazione industriali
colaggio tradizionale in fossa ed in sorgente
colata continua e sue evoluzioni
sistemi di controllo per la qualità della colata (agitazione elettromagnetica dei bagni di metallo liquido ecc.).
fonderia: colata in fossa, pressofusione, cera persa, centrifuga, colata in semisolido
Fonderia
Forni fusori: cubilotto, forni a induzione, forni a fiamma statici e rotativi
Processi convenzionali: colata in fossa, pressofusione, cera persa
Processi complementari: colata centrifuga, monocristalli, squeeze casting e colata in vuoto, colata in semisolido
Leghe da fonderia: ghise, leghe Al, leghe Mg
Tecnologie di formatura
Teoria della deformazione plastica delle leghe metalliche: incrudimento, recupero e ricristallizzazione
Deformazione plastica a caldo e a freddo: laminazione a caldo e a freddo, estrusione, trafilatura, forgiatura, stampaggio, calandratura. Criteri di scelta del processo in funzione delle condizioni di esercizio (fatica, corrosione, usura).
Alterazioni della struttura metallografica e cristallografica indotta dal processo produttivo
Processi e metallurgia della saldatura
Tecnologie di saldatura per fusione: processi di saldatura tradizionali, ad elevata densità di energia, brasatura
Aspetti metallurgici sulla solidificazione del giunto e sullo sviluppo della zona termicamente alterata.
Criteri di dimensionamento dei giunti a cordone d'angolo.
Introduzione alla metallurgia delle polveri
Processi di produzione delle polveri
Preparazione e pressatura
Sinterizzazione
Trattamenti post-produzione

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale facoltativa (a scelta dello studente)
Gli studenti passeranno con successo l’esame scritto obbligatorio. A discrezione dello studente (e/o del docente) è possibile sostenere una prova orale facoltativa in cui approfondire aspetti o applicazioni specifiche dei concetti esposti, discutere aspetti quantitativi o spostare la discussione su temi affini.
Esame scritto
Con questo esame sarà possibile valutare gli studenti per conoscenza e capacità di comprensione acquisite, abilità di comunicare i contenuti appresi e capacità di applicare la conoscenza e la capacità di comprensione acquisite a casi pratici. È necessario che lo studente sia in grado di conoscere, discutere e mostrare comprensione degli aspetti fondamentali dell’insegnamento, con adeguata chiarezza espositiva, utilizzando il formalismo e la terminologia appropriati. Lo studente dovrà altresì dimostrare di saper ricondurre lo stato di sforzo presente sul sistema saldato alle condizioni di applicazione del criterio di dimensionamento, commentando criticamente le scelte operate.
L'esame scritto sarà strutturato due parti:

• parte teorica: domande a risposta multipla e domande aperte relative a tutti gli argomenti del corso
• parte pratica: domande teorico-pratiche e dimensionamento di una struttura saldata con cordoni d'angolo
  Valutazione finale
  Per superare l’insegnamento, gli studenti devono in maniera soddisfacente prendere la sufficienza (18) nell’esame scritto. Eventuali incrementi o decrementi di voto possono essere conseguiti con l’esame orale facoltativo. Lo scritto permette di accede ad un punteggio massimo di 33 punti, così suddiviso:
  Parte teorica: 20.5 punti
  Parte pratica: 12.5 punti
  La lode può essere conseguita passando lo scritto con voto 33/33

Presentazioni e appunti del corso - WeBeep https://webeep.polimi.it/course/view.php?id=1733
Note: Il materiale disponibile sulla pagina del corso presso il portale WeBeep sarà aggiornato periodicamente
Walter Nicodemi, Maurizio Vedani, La metallurgia nelle tecnologie di produzione, Editore: Associaizone Italiana di Metallurgia, Anno edizione: 1998, ISBN: 88-85298-29-X
George E. Dieter, Mechanical Metallurgy, Editore: McGraw-Hill, Anno edizione: 1961
Walter Nicodemi, Carlo Mapelli, Siderurgia, Editore: Associazione Italiana di Metallurgia, Anno edizione: 2010
Gianfranco Tosi, Andrea Rossini, Tecnologia dell'acciaio, Editore: CUSL, ISBN: 88-8132-189-0
W.R. Irving, Continuos casting of steel, Editore: Maney Publishing, Anno edizione: 1993
A. Ascari, A. Fortunato, Introduzione ai processi di saldatura, Editore: Esculapio, Anno edizione: 2014, ISBN: 978-8874886944
S. Kou, Welding Metallurgy, Editore: Wiley-Interscience, Anno edizione: 2002, ISBN: 978-0471434917

L’insegnamento si propone di illustrare le funzioni principali sia dei veicoli, (intesi come sistemi complessi), sia dei sotto-sistemi che li compongono. Dalla analisi delle funzioni, segue la definizione delle prestazioni e la descrizione costruttiva. Sono illustrati esempi riguardanti l'architettura generale degli autoveicoli, i sistemi di propulsione e trasmissione, i sistemi di sospensione, i sistemi di sterzatura, e i sistemi di frenatura.

Al termine del corso agli studenti avranno fatto propri contenuti e pratiche d’esercizio secondo quanto stabilito negli obiettivi formativi.
In termini di conoscenza e capacità di comprensione, gli studenti saranno in grado di:
esaminare le modalità di funzionamento di un veicolo terrestre
discutere la modalità di funzionamento dei principali sottosistemi del veicolo
esaminare il comportamento dei sottosistemi del veicolo.
In merito all’ applicazione della conoscenza e della capacità di comprensione acquisite, gli studenti potranno:
illustrare il funzionamento di un veicolo terrestre
calcolare, tramite modelli semplificati, il moto e i carichi agenti sui sottosistemi del veicolo
effettuare la scelta dei sottosistemi necessari al corretto funzionamento del veicolo
comunicare efficacemente i risultati dell'analisi delle prestazioni di un veicolo.
Inoltre, attraverso l’assegnazione di specifici progetti, da sviluppare in piccoli gruppi, gli studenti saranno in maniera autonoma in grado di:
creare modelli semplificati dei sotto-sistemi del veicolo
valutare l’impatto delle scelte progettuali effettuate sulle prestazioni del veicolo
discutere i risultati dei loro progetti e proporre miglioramenti.
Infine, gli studenti avranno migliorato le loro capacità comunicative, essendo in grado di scrivere un rapporto scientifico relativo ai progetti sviluppati durante il semestre. In particolare, gli studenti devono focalizzarsi su:
definizione della specifica del veicolo considerato
descrizione dei metodi e dei modelli utilizzati
analisi critica delle ipotesi e approssimazioni adottate
illustrazione dei principali risultati ottenuti.

Le attività didattiche sono realizzate tramite lezioni frontali, esercitazioni e laboratori.
L’insegnamento si basa su argomenti divisi in moduli come descritto in seguito:
1. Le principali classi di veicoli. Caratteristiche funzionali e tecniche delle principali classi di veicoli.
2. Resistenze al moto dei veicoli. Nozioni relative alle resistenze al moto dei veicoli: marcia in rettilineo e curva, effetti aerodinamici.
3. Prestazioni dei veicoli. Calcolo delle prestazioni dei veicoli e svolgimento delle considerazioni di base per la progettazione e l'esercizio di un veicolo.
4. Sistemi di propulsione (elettrici, ibridi, convenzionali) dei veicoli (caratteristiche funzionali). Analisi delle prestazioni richieste e svolgimento della sintesi progettuali di massima; definizione dei principali parametri.
5. Sistemi di trasmissione dei veicoli. Funzioni dei sistemi di trasmissione e impostazione della sintesi progettuale, sia del sistema, sia di componenti.
6. Sistemi di sospensione dei veicoli. Funzioni dei sistemi di sospensione e impostazione della sintesi progettuale, sia del sistema, sia di componenti.
7. Sistemi di sterzatura dei veicoli. Funzioni dei sistemi di sterzatura e impostazione della sintesi progettuale, sia del sistema, sia di componenti.
8. Sistemi di frenatura dei veicoli. Funzioni dei sistemi di frenatura e impostazione della sintesi progettuale, sia di sistema, sia di componenti

Prova scritta condizionata (a scelta del docente), senza prove in itinere
Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, senza revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
La verifica avviene attraverso un esame articolato in una prova orale e in una valutazione della relazione tecnica relativa al progetto completato durante il corso. La relazione tecnica sarà consegnata direttamente dall'allievo il giorno dell'esame.
La prova orale (domande dirette all'allievo) mira a verificare le conoscenze relative a

• funzione dei principali sottosistemi del veicolo
• comportamento del veicolo e dei relativi sottosistemi
• modellazione semplificata dei sottosistemi del veicolo
• interpretazione di un disegno di un sottosistema di un veicolo.
  La valutazione della relazione tecnica relativa al progetto (correzione da parte del docente del documento e discussione dei risultati con l'allievo) mira a verificare le capacità di
• analizzare le prestazioni del veicolo e dei relativi sottosistemi
• definire le specifiche tecniche dei sottosistemi necessari al corretto funzionamento del veicolo
• produrre un disegno complessivo di un sottosistema del veicolo.
  Valutazione finale
  Per superare l’insegnamento, gli studenti devono in maniera soddisfacente completare il progetto e passare l’esame orale.
  L’esame è superato solo se entrambe le valutazioni sono sufficienti. La valutazione complessiva è data dalla media delle due valutazioni.

Appunti del corso https://webeep.polimi.it/
A Morelli, Progetto dell'autoveicolo. Concetti di base, Editore: CELID https://www.celid.it/scheda-libro?aaref=1198
G Genta, L'autotelaio; Vol. 1: Progetto dei componenti; Vol. 2: Progetto di sistema, Editore: ATA, Anno edizione: 2007 https://www.celid.it/scheda-libro?aaref=1198