Anno: 4 Periodo: 2
Impegno (ore): lezioni: 4 esercitazioni: 2 Docente: Luigi PREZIOSI
laboratori: 2 (ore settimanali)
DESCRIZIONE DEL CORSO
TI corso ha come finalita' principale quella di contribuire ad una solida formazione culturale nel campo della meccanica teorica, fornendo quelle metodologie fisico-matematiche utili per la modellizzazione e lo studio di sistemi meccanici.
Le conoscenze acquisite vengono applicate dagli studenti allo studio di specifici problemi mec-canici concordati con la Direzione Veicoli del "Centro Ricerche FIAT" sviluppandone il modello matematico di simulazione che verra' implementato e validato con l'ausilio di oppor-tunimetodi matematici, dati sperimentali e programmi di calcolo consolidati.
Il corso stesso si avvale della collaborazione diretta della Direzione Veicoli del "Centro Ricerche FIAT" che oltre a contribuire con una testimonianza aziendale in aula collaborera' alla definizione ed allo svolgimento degli elaborati finali.
REQUISITI
Analisi Matematica 1 e 2 PROGRAMMA 1.Modelli Continui [16 ore]
TI ciclo della modellizzazione - Modelli discreti e modelli continui -Richiamidi cinematica e mec-canica dei continui - Equazioni costitutive di tipo differenziale - Modelli molla-ammortizzatore in meccanica dei solidi e dei fluidi - Equazioni costitutive di tipo integrale - Equazioni costitutive nonlineari - Classificazione delle equazioni alle derivate parziali - Caratteristiche - Problemi ai valori iniziali ed al contorno - Teoria dei sistemi continui a piu' componenti - Modellizzazione del comportamento di materiali compositi - Modellizzazione dei processi di fabbricazione dei materiali compositi - Modellizzazione delle cartilagini articolari e di tessuti organici.
2. Vibrazioni Meccaniche Nonlineari [16 ore]
Vibrazioni longitudinali, torsionali e flessionali delle travi Vibrazione di membrane e piastre -Richiamidi meccanica analitica - 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 DenHartog e di Lanchester -Modellizzazione di un'autovettura su strada - Metodi perturbativi per sistemi nonlineari Equazioni di Lienard.
3. Stabilita' e Biforcazione [12 ore]
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 -Turning points e cicli di isteresi Sistemi meccanici con isteresi Biforcazione con rottura della simmetria -Cusp catastrophe -Modellizzazione della biomeccanica del cuore.
4. Cicli Limite [12 ore]
Esistenza di cicli limite - Cicli generati da frizione Coulombiana - Cicli in sistemi eccitati impul-sivamente - Biforcazione alla Hopf - Stabilita' di cicli limite - Generazionesoftedharddi cicli limite - Sistemi meccanici e biomeccanici con biforcazione alla Hopf: propagazione di segnali nervosi,line galloping, flutter instability -Sistemi riconducibili alle equazioni di Van der PoI e di Mathieu - Stabilizzazione di sistemi auto-eccitati - Problema delwheelshimmy -Transizione al caos - Diagrammi stroboscopici e di Poincare' - Attrattore di Lorentz - Equazione di Duffing e di Van der PoI con forzante periodica.
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LABORATORI E/O ESERCITAZIONI
El. Problemi di Interpolazione e Approssimazione [2 ore+2 ore LAIB]
Interpolazione polinomiale - Interpolazione con splines - Approssimazione di dati.
E2. Metodi per l'Integrazione di Modelli Discreti [4 ore+4 ore LAIB]
Runge-Kutta - Runge-Kutta-Felberg -Predictor-corrector -Problemistiff.
E3. Programmi Scientifici per Modelli Continui [6 ore+6 ore LAIB]
Metodi espliciti e metodi impliciti - Differenze finite - Metodi di collocazione - Metodi pseudo-spettrali - Problemi inversi.
E4. Strumenti di Calcolo [2 ore+2 ore LAIB]
Librerie di calcolo scientifico: NAG, IMSL, etc. - Utilizzo della rete informatica.
ES. Elaborazione Tesina [8 ore+12 ore LAIB]
ESAME
Si richiedera' 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.
ilprogramma di esercitazioni in aula verra', quindi, ulteriormente sviluppato a seconda degli indirizzi e degli interessi specifici degli studenti frequentanti.
BIBLIOGRAFIA
S. Nocilla, "Lezioni di Meccanica Superiore per Ingegneri", Levrotto e Bella, (1996).
N. Bellomo eL.Preziosi, "ModelIing, 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.
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P3410
lezioni:4 esercitazioni: 2 laboratori: 2 (ore settimanali) Massimo SORLI(collab.: Giuseppe Quaglia, Giuliana Mattiazzo, Walter Franco, Stefano Mauro)
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, descrivendo le tipologie costruttive e fun-zionali degli strumenti atti al rilievo delle tipiche grandezze fisiche e meccaniche, e i compo-nenti di interfaccia e di regolazione della potenza, considerando tipiche attuazioni elettriche, pneumaticheedidrauliche.Inparticolare vengono descritte le prestazioni dei componenti pro-porzionali a fluido sia di tipo digitale sia di tipo continuo (valvole propro-porzionali e servovalvo-le). Vengono infine analizzati tipici schemi di sistemi di controllo della posizione, della velocità, della forza, della pressione, in servosistemi meccanici.
REQUISITI
Meccanica Applicata alle Macchine; Controlli AutomaticiI Elettronica Applicata PROGRAMMA
Definizione di sistema meccatronico. Componenti costituenti un sistema meccatronico: attua-zione, sensorizzaattua-zione, interfacciamento, controllo. Specifiche di progetto e caratteristiche fun-zionali. Cenni su differenti tipologie di attuazione: elettrica, oleoidraulica e pneumatica.
Trasmettitore e interfaccia,
Scopo, funzione, e requisiti dei trasduttori utilizzati nei sistemi meccanici automatizzati.
Struttura funzionale. Caratteristiche statiche: sensibilità, linearità, risoluzione, isteresi.
Caratteristiche dinamiche. Modellazione degli ingressi. Modello di un sistema meccanico.
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. Criteri di scelta dei sensori per macchine automatiche.
Principi di trasduzione. Trasduttori meccanici, pneumatici, elettrici, ottici, sonici. Trasduttori resistivi, capacitivi, induttivi, laser, effetto Hall, piezoelettrici.
Trasduttori digitali: encoder e riga ottica.
Tipologie costruttive di sensori perilrilievo, delle grandezze meccaniche: prossimità, sposta-mento, velocità, forza, coppia, pressione.
Scopo, funzione e requisiti dei dispositivi di interfaccia nell'attuazione a fluido (oleodinamica e pneumatica). Valvole continue e digitali. Valvole proporzionali e servovalvole. Tipologie costruttive.
Blocchi funzionali di valvole proporzionali: regolazione, comando, attuazione. Valvole propor-zionali in pressione e in portata. Caratteristiche funpropor-zionali, ambientali, elettriche, dimensionali, gradi di protezione, caratteristiche statiche e dinamiche. .
Criteri di scelta e di dimensionamento di interfacce in servosistemi a fluido. Modellazione di valvole proporzionali. Applicazioni di sistemi meccatronici con attuazione a fluido. Controlli di forza, di posizione, di pressione.
Effetto dei disturbi e metodi per eliminarne gli effetti.
Applicazioni delle tecniche di controllo analogico e digitale nei sistemi meccatronici.
Problematiche di acquisizione di segnali analogici, di conversioneAID e DI A e di comunica-zione digitale.
Esempi di applicazioni industriali di sistemi meccatronici.
LABORATORI E/O ESERCITAZIONI
Èprevisto lo sviluppo di esercitazioni in supporto agli argomenti sviluppati a lezione. Gli stu-denti sono 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 valu-tati sia singoli componenti di trasduzione, sia sistemi completi di controllo. Nello svolgimento pratico delle esercitazioni sono acquisiti i segnali derivanti dalle prove condotte. Temi: sensore di forza a sei assi di misura, sensori di posizione resistivi e LVDT, sensori di pressione e di forza, dispositivo di controllo pressione in 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 esercita-zioni viene richiamato il linguaggio MATLAB e vengono modellizzati e simulati tipici compor-tamenti di sistemi meccanici. Vengono nelle esercitazioni successive modellizzati i sistemi pro-vati durante le esercitazioni sperimentali, ne viene simulato il funzionamento e vengono con-frontati i rilievi sperimentali e numerici.
BIBLIOGRAFIA
Sorli M., Quaglia G.:"Appunti di Meccatronica - voLI" in preparazione
Sorli M., Quaglia G.:"Applicazioni di Meccatronica", CLUT Editrice Torino, aprile 1996.
Jacazio G., Piombo B.:"Meccanica Applicata alle Macchine - vol.I1I Regolazione e servomeccani-smi", Levrotto&Bella, Torino, 1994.
E.O.Doebelin "Measurement systems" 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 esercitazioni condotte e alla discussione degli stessi.
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METALLURGIA FISICA Anno: 4 Periodo: 2Impegno (ore): lezioni:70 esercitazioni:16 Docente: Bruno DE BENEDETTI
laboratori:6 (nell'intero periodo) (collab.: Giovanni Maizza)
PRESENTAZIONE DEL CORSO
Si tratta di una disciplina, didatticamente autonoma, propedeutica fondamentale per l'indirizzo metallurgico del corso di laurea in Ingegneria chimica e per l'indirizzo metallurgico del corso di laurea in Ingegneria meccanica.
Tratta di struttura, proprietà, comportamento fisico-meccanico dei metalli, argomento appena sfiorati nei due corsi paralleli a carattere tecnologico e strettamente applicativo diTecnologia dei materiali metallicie diMetallurgia.
REQUISITI
Le nozioni propedeutiche impartite nel corso diTecnologia dei materiali e chimica applicata.
PROGRAMMA
Struttura cristallina dei metalli; principali tipi di reticolo cristallino; natura del legame metal-lico. Difetti nei metalli: vacanze, dislocazioni, bordi di grano, difetti di impilamento. [12 ore]
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. [8 ore]
Solidificazione dei metalli; fenomeni di nucleazione e crescita; solidificazione dendritica;
fenomeni di segregazione; omogeneizzazione. Ricottura dei materiali metallici deformati a freddo: recovery, ricristal1izzazione, crescita dei grani, ricristal1izzazione secondaria.
Fenomeni di indurimento per precipitazione: solubilizzazione, invecchiamento, nucleazione e crescita dei precipitati. [22 ore]
Diffusione nelle soluzioni solide sostituzionali; prima e seconda legge di Fick; prima e secon-da legge di Darken; determinazione dei coefficienti di diffusione; autodiffusione nei metalli puri; diffusione interstiziale. [8 ore
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Deformazioni plastiche a temperature elevate per scorrimento sotto carichi costanti. [8 ore]
Deformazione con geminazione; nucleazione e crescita dei geminati. Trasformazioni marten-sitiche; influenza delle sollecitazioni meccaniche sulla stabilità della martensite; trasforma-zioni bainitiche e perlitiche. [12 ore]
LABORATORI E/O ESERCITAZIONI
Calcoli roentgenografici: scelta dell'anticatodo; calcolo delle costanti reticolari; indicizzazione di un diffrattogramma; calcolo dei coefficienti di diffusione. [16 ore]
Partecipazione a misure diffrattometriche su apparecchiature a goniometro verticale e orizzon-tale. [6 ore
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BIBLIOGRAFIA
R.E. Reed,Physical metallurgy principles,Van Nostrand, New York, 1977.
P. Brozzo,Struttura e proprietà meccaniche dei materiali metallici,ECIG, Genova, 1979.
ESAME
Èprevisto un solo accertamento finale tramite un colloquio orale.ilcalendario viene stabilito in occasione di ogni appello in modo da favorire la massima flessibilità delle prove nel rispetto delle regole di Facoltà.
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P3500 METODI PROBABILISTICI, STATISTICI E
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 principali relativi a posizione, dispersione, forma, disuguaglianza di Tchebycheff
Statistica descrittiva. Concetti di popolazione, campione e metodi di campionamento, distribu-zioni sperimentali (classi e rappresentadistribu-zioni grafiche), misure di tendenza centrale e di disper-sione, metodi grafici, GPN e suo impiego diagnostico, presentazione di un Package statistico Distribuzioni congiunte. Distribuzioni congiunte, covarianza e coefficiente di correlazione, distri-buzione normale bidimensionale, somma, prodotto e quoziente di variabili casuali, distribuzio-ne 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 fiducia 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