PA600 MECCANIC A SUPERIORE

Nel documento MECCANICA INGEGNERIA (pagine 131-139)

Luigi PREZIOSI(Dip. Matematica, tet,564.7531;

e-mail:PREZIOSI@polito.it;)

lezione: 4 esercitazione: 2 laboratorio: 2

PRESENTAZIONE DEL CORSO

Ilcorso ha come finalità'principalequella dicontribuire ad una solida formazione culturale nel campo della meccanica teorica,fornendo quelle metodologie fisico-matematicheutili per la modellizzazione e lo studio di sistemi meccanici.

Le conoscenze acquisitevengono applicate dagli studenti allo studio di specifici problemi mec-canici concordati con la Direzione Veicoli del "Centro Ricerche FIAT" sviluppandoneil modello matematico di simulazioneche verrà'implementato e validato con l'ausilio di oppor-tuni metodi matematici,dati sperimentali e programmi di calcolo consolidati.

Il corso stesso si avvaledella collaborazione diretta della Direzione Veicoli del "Centro Ricerche FIAT" che oltre a contribuire con una testimonianzaaziendale in aula collaborera' alla definizioneedallosvolgim en to degli elaborati finali.

REQUISITI

Analisi Matematica I e II PROGRAMMA

IMODULO:VIBRAZIONI MECCANICHE NON LINEARI Crediti:5

Il ciclo della modellizzazione - Modelli discreti e modelli continui - Richiami dimeccanica ana-litica - Molle ed ammortizzatori nonlineari - Molle con arresto e con gioco-Modelli nonlineari di sospensioni automobilistiche - Eccitazione per spostamento di vincolo - Isolamento dalle vibrazioni - Ammortizzatori di Den-Hartoge di Lanchester-Modellizzazione di un'autovettu-ra su stun'autovettu-rada - Metodi perturbativi per sistemi nonlineari Equazioni di Lienard - Richiami di cinem atica e meccanica dei continui - Equazioni costitutive di tipo differenziale- Modelli molla-ammortizzatore in meccanica dei solidi e dei fluidi-Equazioni costitutiveditipo integra-le- Equazioni costitutive nonlineari- Vibrazioni longitudinali, torsionalie flessionalidelle travi Vibrazione di membrane e piastre

-IIMODULO:STABILITA' E BIFORCAZIONE Crediti:4

Configurazioni di equilibrio Concetto di stabilita' Stabilita' lineare Stabilita' nonlineare -Applicazione a sistemi meccanici governati dalle equazioni di Lienard,di Duffing e di Mathieu - Diagrammi di biforcazione - Biforcazione a forchetta, supercritica e subcritica -Turningpoints e cicli di isteresi - Sistemi meccanici con isteresi-Biforcazione con rottura della simmetria -Cusp catastrophe -Modellizzazione della biomeccanica del cuore-Esistenza dicicli limite - Cicli generati da frizione Coulombiana-Cicliin sistemi eccitati impulsivamente - Biforcazione alla Hopf - Stabilita'di cicli limite - Generazionesoftedharddi cicli limite-Sistemi meccanici e bio-meccanici con biforcazione alla Hopf:propagazione di segnali nervosi, line galloping, flutter instability-Sistemi riconducibili alle equazioni di Van der PoI - Stabilizzazione di sistemi auto-eccitati - Problema delwheel shimmy -Transizione al caos - Diagrammi stroboscopici e di Poincare'- Attrattore di Lorentz-Equazione di Duffing e di Van der PoI con forzante periodica.

BIBLIOGRAFIA

S.Nocilla,"Lezioni di Meccanica Superiore per Ingegneri",Levrotto e Bella,(1996).

N. Bellomo eL.Preziosi, "Mod ellìng, Mathematical Methods and Scientific Computing", CRC Press(1995).

Fotocopie di articoli inerenti i modelli da sviluppare e studiare nella parte esercitativa in aula e nella tesina verranno distribuite durante il corso.

ESAME

Si richiederà' agli studenti come parte sostanziale dell'esame finale la compilazione di una tesi-na di carattere applicativo che usi le metodologie esposte nel corso allo sviluppo ed allo studio di modelli specifici.

Il programma di esercitazioniin aula verra', quindi,ulteriormente sviluppato a seconda degli indirizzi e degli interessi specifici degli studenti frequentanti.

P3410 MECCATRONICA

Anno: 4

Impegno (ore sett.) Docente:

Periodo: 2

lezione: 4 esercitazione: 2 laboratorio:2

MassimoSORLI(Dipartimento di Meccanica, tet,564.6948;

e-mail: sorli@polito.it; orario di ricevimento: 2 ore settimanali,definite disemestre in semestre; ubicazione delle bacheche: piano terreno e IV piano, Dip. Meccanica, scala lato C.soEinaudi)

PRESENTAZIONE DEL CORSO

Il corso affronta le problematiche riguardanti i dispositivi misti meccanici-elettronici presenti nell'automazione industriale e presenta alcune applicazioni caratteristiche al riguardo.Vengono analizzati i componenti di sensorizzazione,descrivendole tipologie costruttive e funzionali degli strumenti atti al rilievo delle tipiche grandezze fisiche e meccaniche, e i componenti di interfaccia e di regolazione della potenza, considerando tipiche attuazioni elettriche, pneumatiche ed idrauli-che.In particolare vengono descritte le prestazionidei componenti proporzionali a fluido sia di tipo digitale sia di tipo continuo(valvole proporzionalie servovalvole).Vengono infine analizzati tipici schemi di sistemidi controllodella posizione,della velocità,della forza,della pressione,in servosistemi meccanici.

REQUISITI

Meccanica ApplicataalleMacchine;ControlliAutomatici / ElettronicaIndustriale

PROGRAMMA

Definizionedi sistemameccatronico. Componenti costituentiun sistema meccatronico: attua-zione, sensorizzaattua-zione,ìnter facciamento,controllo.Specifichedi progetto e caratteris tichefun -zionali.Cenni su differenti tipo logiedi attuazione:elettrica,oleoidraulicae pneumatica. Regolatori. Interfaccia. Trasme ttitori.Rilevatori.(ore6)

Scopo,funzione, e requisiti dei trasduttori utilizzati nei sistemi meccanici automatizzati.

Struttura funzionale.

Parametri statici:caratteristica,guadagno,precisione,linearità,risoluzione,isteresi,banda morta.(ore 4)

Parametri dinamici.Modellazione degli ingressi.Modello di un sistemameccanico. Richiami di funzioni di trasferimento e spazio degli stati. Esempi. Sistemi di ordine 0,1,2.Identificazione del sistema nel dominio del tempo e in frequenza.Criteridi scelta dei sensori per macchine automatiche.(ore 6)

Principi di trasduzione.Trasduttorimeccanici,pneumatici,elettrici,ottici,sonici.Trasduttori resistivi, capacitivi,induttivi,laser,effetto Hall, piezoelettrici.ORE 8.Trasduttori digitali: eneo-der e riga ottica.(ore 4)

TIpologie costruttive di sensori per il rilievo delle grandezzemeccaniche:prossimità, sposta-mento,velocità,forza, coppia,pressione.(ore 4)

Scopo,funzione e requisiti dei dispositividi interfaccianell'attuazionea fluido (oleodinamica e pneumatica).Valvolecontinuee digitali.Valvoleproporzionalie servovalvole.Tipologie costruttive.(ore 4)

Blocchi funzionali di valvole proporzionali:regolazione, comando, attuazione.Valvole propor-zionaliin pressione e in porta ta.Caratteristiche funzionali, ambien tali,elettriche,dimensionali, gradi di protezione, caratteristiche statiche e dinamiche.(ore 4)

Criteri disceltae di dimensionamento di interfacce in servosistemi a fluido.Modellazione di valvole proporzionali.Applicazioni disistemi meccatronicicon attuazionea fluido.Controlli di forza, di posizione,di pressione.(ore 6)

Effetto dei disturbi e metodi per eliminarne gli effetti.(ore 4)

Ap p lica zio n i delle tecniche di controllo analogico e digitale nei sistemi meccatronici.

Problematichedi acquisizione di segnali analogici,di conversione A/De D/Ae di comunica-zionedigitale.(ore 4)

Esempidi applicazioni industriali di sistemi meccatronici.(ore 2)

LABORATORI E/O ESERCITAZIONI

E' previsto lo sviluppo di esercitazioni in supporto agli argomenti sviluppati a lezione.Gli stu-dentisono suddivisi in squadre,che si alternano nello svolgimento delle esercitazioni speri-mentali e numeriche in 13 pomeriggi.All'esame finale viene presentata da ogni coppia di stu-denti una relazione sulle attività svolte nelle esercitazioni,in cui sono riportati gli obiettivi, le metodologie,le principali caratteristiche dei componenti usati,i risultati sperimentali acquisiti, i modelli MATLAB, i risultati numerici.

Esercitazioni sperimentali:sono svolte esercitazioni sperimentali in cui vengono analizzati e valutati sia singoli componenti di trasduzione,sia sistemi completi di controllo. Nello svolgi-ment opratico delle esercitazioni sono acquisiti i segnali derivanti dalle prove condotte.Temi:

sensore di forza a sei assi di misura, sensoridi posizione resistivi e LVDT,sensori di pressionee difor za,dispositivo di controllo pressionein serbatoio,attuatore pneumatico con controllo di posizione,sistema di montaggio e identificazione, servosistema idraulico.

Esercitazioni numeriche:Sono svolte esercitazioni numeriche presso il LAIB. Nelle prime eser-citazioni viene richiamato il linguaggio MATLAB e vengono modellizzati e simulati tipici com-portamenti di sistemi meccanici.Vengono nelle esercitazioni successive modellizzati i sistemi provati durante le esercitazioni sperimentali, ne viene simulato il funzionamento e vengono confron tati i rilievi sperimentali e numerici.

BIBLIOGRAFIA

SodiM.,Quaglia G.:" Appunti di Meccatronica - vol.I"in preparazione

Sodi M.,Quaglia G.:"Applicazioni di Meccatronica",CLUT Editrice Torino, aprile 1996.

[acazioG.,Piombo B.:"MeccanicaApplicata alle Macchine - vol.III Regolazione e

servomeccani-smi",Levrotto&Bella,Torino,1994. .

E.O.Doebelin"Measurement systerns" McGraw Hill Documentazione fornita dal docente.

ESAME

L'esame viene svolto in forma orale sui contenuti del programma delle lezioni e delle esercita-zioni . Viene dato un peso significativo ai contenuti della relazione sulle esercitaesercita-zioni condotte e alla discussione degli stessi.

P3420

II corso si propone di approfondire le conoscenze sul comportamento dei materiali, illustrando concetti non trattati o solamente accennati e presentando tipologie di materiali e trattamenti non esposti in precedenti corsi.In particolare vengono sviluppati i principi fondamentali del comportamento deimateriali in riferimentoalle loro caratteristichemeccaniche. Vengono presi in esame nuoveclassi di acciai e trattamenti termici e termochimici innovativi. Viene inoltre valutato il comportamento meccani codimaterialimetalloc eramici emetallicirinforzat i.

PROGRAMMA

IMODULO

Crediti:4

Trattamenti termici(6ore)

Principi teorici delletrasformazioni difase allo stato solido

Trasformazioni omogenee ed eterogenee. Trasformazioni atermicheed attivate termicamente con crescita attivata dai fenomeni di interfaccia e con crescita attivata dalla diffusione.

Nucleazione senza cambiamento di composizionee con cambiamento di composizione.

Crescita attivata termicamente senzacambiamento dicomposizionee con cambiam entodi composizione.Cinetica globale delle trasformazioniattivate termicamente.

Precipitazione:precipitazione continua e discontinua.Formazione di zone e precipitati coerenti.

Riflessi pratici: reazioni eutettoidi,decomposizionedell'austenitead alta temperaturacon for-mazione di periite. trasforfor-mazione dell 'austenitea bassa temperatura. trasformazioni austenite -martensite ed austenite - bainite.CostruzionedeidiagrammiTIT e CCT.Leghe di alluminio sottoposte ad invecchiamento

Acciai ad elevata resistenza(4ore) Acciai rinvenuti a bassa temperatura Acciai con indurimento secondario

Trattamenti termomeccanici a bassa ed alta temperatura Trattamenti di rapida austenitizzazione

Acciai marageing

Relazioni tra proprietà meccanicheestruttura negli acciai ad elevata resistenza.

Cenni su tecniche avanzatedi elaborazione e colata degli acciai speciali (processi PAM,VIM, E5R,VAR,EBR)

Acciai bainitici (2 ore)

Acciai bainitici a basso tenore di carbonio Scelta ed influenza degli elementi leganti

Proprietà meccaniche generali degliacciai bainitici a bassotenore di carbonio Acciai bainiticiad alto tenore dicarbonio

Acciai a basso tenore di carbonio(2ore)

Acciai da stampaggio a freddo:relazionetra tessitura cristallografica eanisotropia plastica.

Effetto dell'alluminio e del titanio

Acciai basso legati ad elevato limite di snervamento

Trattamenti non convenzionali di indurimento superficiale (5 ore) Trattamentiin bassa pressione e mediante plasma.

Sputtering, thermal spray coating,cvd,pvd, ion plating Usura dei materiali(5ore)

Principali meccanismi di usura

Usura di acciai per lavorazioni a caldo e a freddo,usura di acciai cementati ed ipercementati, usuradi acciai nitrurati,osservazioni di superfici usurate

Corrosione dei metalli(5ore) Teoria ed aspetti fondamentali

Corrosione ad umido, aspetti termodinamici e cinetici, fattori influenzanti la velocità di corro-sione,forme di corrosione.

Corrosione secca

Metodi di protezione dalla corrosione, scelta dei materiali e dei rivestimenti, rivestimenti metallici, organici ed inorganici.Inibitori di corrosione anodici e catodici Protezione elettrica Acciai inossidabili(7ore)

Acciai inossidabili ferritici,austenitici,martensitici,duplex.

Proprietà,caratteristiche e trattamenti termici.

Acciai inossidabili per valvole Titanio e leghe di titanio(2ore)

Leghe alfa,alfa-beta,beta,caratteristiche,modalità di fabbricazionee di impiego Magnesio e leghe di magnesio(2ore)

Leghe magnesio alluminio, magnesio alluminio zinco, magnesio alluminio cadmio, magnesio alluminio argento, magnesio rame, magnesio rame alluminio.

Proprietà ed impiego IIMODULO

Cred iti: 4

Metodologie di indagine(12ore)

Quantometro e fluorescenza:principio di funzionamento ed esempi di analisi Microanalisi con microsonda:principio di funzionamento ed esempi di analisi

Metodi diffrattometrici per l'analisidelle fasi,austenite residua e tensioni residue:principio di funzionamento ed esempi di analisi

Sinterizzazione di leghe metalliche(lOore)

TIpologia di leghe,produzione di poveri metalliche,miscelazione,pressatura,sinterizzazione e meccanismi di agglomerazione.

Influenza della composizione chimica sulle caratteristiche morfologiche e meccaniche delle diverse leghe

Influenza della forma del componente e della porosità Trattamenti termici e termochimici

Lavorazioni successive ed impregnazione, vantaggi economici e confronti con altre tecnologie produttive.

Leghe per alta temperatura(8ore)

Condizioni di esercizio a scorrimento viscoso a caldo, meccanica del creep, creep-faticae creep-frattura, metallurgia delle leghe per alta temperatura, calcolo della vita a creep di componenti industriali,metodi di calcolo TUV e API

Materiali metalloceramici(5ore)

Metalloceramici, struttura ed applicazioni,resistenza statica,tenacità,resistenza a fatica, all'u-sura,caratteristiche fisiche e meccaniche alle alte temperature

Materiali metallici rinforzati(5ore)

Micromeccanica dei materiali eterogenei, effetto di dimensioni, morfologia e distribuzionedel rinforzo, caratteristiche meccaniche dei compositi a matrice metallica, caratteristiche dei com-positi a matrice ceramica e polimerica,materiali rinforzati con fibre, criteri di scelta ed applica-zioni dei materiali rinforzati

LABORATORI E/O ESERCITAZIONI Crediti:1

Osservazioni metallografiche di superfici sottoposte a trattamenti termici e terrnochimici inno-vativi

Analisi con microsonda

Analisi roentgenografica perla determinazione di tensioni residue Visita a stabilimento di trattamenti termici convenzionali Visita a stabilimento di ricoprimenti in plasma

Visita a stabilimento di ricoprimenti in bassa pressione

BIBLIOGRAFIA

A.Burdese "Metallurgia e tecnologia dei materiali metallici", ed. UTET Torino.

W. Kurz,I.P.Mercier e G. Zambelli:"Introduzione alla Scienza dei Materiali", ed.Hoepli, Milano, 1994.

X. François, A. Pineau, A. Zaoui, "Comportement mécanique des materiaux" ed. Herrnes, Parigi.

Alcuni argomenti verranno integrati da dispense fomite dai Docenti del corso.

ESAME Orale

P3430

METALLURGIA FISICA Anno:4

Impegno (ore totali) Docente:

Periodo:2

lezioni:70 esercitazioni:16 laboratori:6 Bruno DE BENEDETTI(collab.:Giovanni MAIZZA)

PRESENTAZIONE DEL CORSO

Sitratta di una disciplina,didatticamente autonoma, propedeutica fondamentale per l'indirizzo metallurgicodel corso di laurea in Ingegneria chimica e per l'indirizzo metallurgico del corso dilaurea in Ingegneriameccanica.

Tratta di struttura, proprietà, comportamento fisico-meccanicodei metalli,argomento appena sfiorati nei due corsi paralleli a carattere tecnologico e strettamente applicativo diTecnologiadei materialimetalliciediMetallurgia.

REQUISITI

Lenozioni propedeutiche impartite nel corso diTecnologiadei materiali e chimicaapplicata.

PROGRAM MA

Struttura cristallina dei metalli;principali tipi di reticolo cristallino;natura del legame metallico. Difetti nei metalli: vacanze, dislocazioni, bordi di grano, difetti di impilamento.

[12ore]

Leghe metalliche; soluzioni solide sostituzionali e interstiziali; fasi di Hume-Rothery e di Laves;soluzioni solide ordinate.Richiami di termodinamica delle leghe metalliche e dia -grammi di stato binari.[8ore]

Solidificazione dei metalli; fenomeni di nucleazione e crescita;solidificazione dendritica;

fenomeni di segregazione; omogeneizzazione. Ricottura dei materiali metallici deformati a freddo:recovery,ricristallizzazione,crescita dei grani,ricristallizzazione secondaria.

Fenomeni di indurimento per precipitazione:solubilizzazione, invecchiamento, nucleazio-ne e crescitadei precipitati.[22ore]

Diffusionenelle soluzioni solide sostituzionali; prima e seconda legge di Fick; prima e seconda legge di Darken; determinazione dei coefficienti di diffusione; autodiffusione nei metalli puri; diffusione interstiziale.[8ore]

Deformazioni plastiche a temperature elevate per scorrimento sotto carichi costanti.[8ore]

Deformazione con geminazione; nucleazione e crescita dei geminati.Trasformazioni mar-tensitiche;influenza delle sollecitazioni meccaniche sulla stabilità della martensite; trasfor-mazioni bainitiche e perlitiche.[12ore]

LABORATORI E/O ESERCITAZIONI

Calcoli roentgenografici:scelta dell'anticatodo;calcolo delle costanti reticolari; indicizzazione diundiffrattogramma;calcolo dei coefficienti di diffusione.[16ore

l

Partecipazione a misure diffrattometriche su apparecchiature a goniometro verticale e orizzon-tale.[6ore]

BIBLIOGRAFIA

R.E. Reed,Physical metallurgy principles,Van Nostrand, New York, 1977.

P.Brozzo,Strutturae proprietà meccaniche dei materiali metallici,ECIG, Genova, 1979.

ESAME

Èprevisto un solo accertamento finale tramiteuncolloquio orale.Il calendario viene stabilito in occasione di ogni appello in modo da favorire la massima flessibilità delle prove nel rispetto delle regole di Facoltà.

P3500 METODI PROBABILISTICI, STATISTICI

Scopo del corso è quello di fornire agli allievi di Ingegneria Gestionale e di altri corsi per cui sia dichiarato materia opzionale sia nozioni fondamentali di Calcolo delle Probabilità e Statistica, che consentano gli opportuni approfondimenti in campo teorico,sia conoscenze a livello opera-tivo dei principali metodi statistici applicati in campo tecnico ed economico.A tal fine,accanto alla trattazione teorica,viene riservato un opportuno spazio per la trattazione di problemi pra-tici di frequente ricorrenza, illustrando mediante esempi,applicabilità e limiti dei metodi usati.

REQUISITI

Analisi Matematica I,Geometria (Gestionali),Analisi Matematica II (altri corsi di laurea)

PROGRAMMA

Probabilità. Definizioni di probabilità e loro applicabilità, nozioni di calcolo combinatorio, regole di calcolo delle probabilità, probabilità a posteriori, la formula di Bayes

Distribuzioni.Variabile casuale (discreta e continua), distribuzioni di variabili discrete e conti-nue, principali distribuzioni teoriche, parametri principalirelativia posizione,dispersione, forma, disuguaglianza di Tchebycheff

Statistica descrittiva.Concettidi popolazione, campione e metodi di campionamento, distribu-zioni sperimentali (classi e rappresentadistribu-zioni grafiche),misure di tendenza centrale e di dispersio-ne, metodi grafici, GPN e suo impiego diagnostico,presentazione di un Package statistico Distribuzioni congiunte ; Distribuzioni congiunte,covarianzaecoefficiente di correlazione, distribuzione normale bidimensionale, somma, prodotto e quoziente di variabili casuali, distri-buzione del massimo e del minimo, applicazioni allo studio dell'affidabilità

Inferenza statistica.Distribuzioni campionarie, teorema del limite centrale e sue applicazioni ed implicazioni, stima puntuale, stimatori e loro proprietà, intervallo di fiducia e limiti di fidu-cia per medie, osservazioni a coppie, varianze,proporzioni, basi logiche di un test di ipotesi, tipi di errori e loro controllo, livello e test di significatività, curve caratteristiche operative e loro uso, test riguardanti le medie, le proporzioni, la varianza e confronto fra due o più varianze Analisi della varianza.Analisi della varianza per uno e due fattori controllati. Replicazioni Regressione.Regressione lineare semplice (valutazione di adattamento e variabilità residua), analisi della varianza, osservazioni ripetute, regressione multipla,calcolo con procedimento matriciale, analisi della varianza, correlazione

Processi stocastici.Processi di Poisson,cenni alla teoria delle code, catene di Markov; processi markoviani omogenei

Cenni sulla Progettazione degli esperimenti.Interdipendenza tra criteri di analisi dei risultati e criteri di pianificazione delle prove, esperimenti fattoriali, effetti principali e interazioni, blocchi e frazionamenti e loro implicazioni

BIBLIOGRAFIA Testi Consigliati:

Grazia Vicario, Raffaello Levi (1997),Calcolo delle Probabilità e Statistica per Ingegneri,Casa EditriceEsculapio, Bologna.

Nel documento MECCANICA INGEGNERIA (pagine 131-139)