Docente/i: Carlo Rottenbacher   Annarita Viperino  

Denominazione del corso: Complementi di meccanica applicata e tecnologia meccanica
Codice del corso: 504958
Corso di laurea: Ingegneria Industriale
Sede: Pavia
Settore scientifico disciplinare: ING-IND/13,ING-IND/16
L'insegnamento è caratterizzante per: Ingegneria Industriale
Crediti formativi: CFU 12
Sito web del corso: n.d.

Obiettivi formativi specifici

I PARTE
Obiettivo principale del corso di Complementi di Meccanica applicata è introdurre l'allievo alla conoscenza delle problematiche di diagnostica dei sistemi meccanici, che si inquadra nell'ambito dello studio dei problemi inversi, dell'identificazione e dell’analisi modale sperimentale. L'acquisizione di una buona conoscenza dell’ambiente di sviluppo per il calcolo numerico rappresenta un obiettivo integrativo del corso.
II PARTE
Il corso di Tecnologia Meccanica sviluppa una trattazione completa delle tecnologie meccaniche e, pur affrontando i temi in modo essenziale, li approfondisce con un ampio numero di elementi pratici ed applicativi. Le finalità del corso possono essere così specificate: individuare le proprietà dei materiali in relazione all’impiego, ai processi produttivi e ai trattamenti; saper comprendere le caratteristiche delle principali lavorazioni dei materiali, essere in grado di scegliere la lavorazione, gli utensili, i parametri di taglio e i cicli di lavoro in funzione del ritmo produttivo e dell’economicità del processo, organizzare il processo produttivo contribuendo a definire le modalità di realizzazione del prodotto; identificare ed applicare le metodologie e le tecniche per la realizzazione di un particolare finito (ciclo di lavorazione).

Programma del corso

Programma di Complementi di Meccanica applicata

Prima parte - Introduzione all’ambiente di programmazione numerica

I

• Introduzione alla programmazione
• Struttura di Matlab (Command & Edit, M-file etc)
• Toolboxes
• Aiuti nella programmazione (Help, Lookfor etc)
• Esempi

II

• Definizione di matrici e vettori
• ‘Algebra matriciale’
• estrazione di sottomatrici,
• assemblaggio di matrici,
• trasposta,
• prodotto tra variabili scalari e matriciali,
• operazione elemento per elemento,
• inversione di una matrice
• soluzione di un sistema algebrico lineare
• calcolo del determinante
• calcolo di autovalori e autovettori

III

• Matrici ‘speciali’ di Matlab (zeros, rand, eye, triu etc)
• Problema agli autovalori ed autovettori
• Strutture (if-elseif-else-end, simboli/condizioni)
• Iterative loops (ciclo for, while)

IV-V

• Operazioni di input/output
• Script e funzioni

VI

• Curve fitting e interpolazione
• polinomial curve fitting
• built
• in functions: polyfit e polyval

VII

• Equazioni differenziali ordinarie con Matlab
• solutori ode
• esempi, esercizi (1 e 2 g.d.l.) e applicazioni

Seconda parte – Analisi dinamica dei sistemi

VIII

• Sistemi meccanici a parametri concentrati
• Oscillazioni libere, forzate con e senza smorzamento
• Sistemi lineari e scrittura della equazione del moto: metodo degli equilibri dinamici, le equazioni di Lagrange

IX

• Sistemi non lineari e scrittura della equazione del moto
• Linearizzazione
• Calcolo delle frequenze proprie e dei modi principali di vibrazione
• Determinazione dello smorzamento

Terza parte - Diagnostica e misure dei sistemi meccanici

X

• Misura e controllo delle vibrazioni
• Tipi di vibrazioni
• Moto sinusoidale e forme d’onda
• Vibration nomograph&vibration criteria (cenni norme macchine/edifici/ uomo)
• Vibrazioni e diagnostica: esempi

XI

• Strumentazione di misura e prove sperimentali
• Introduzione all’analisi delle vibrazioni (dominio del tempo dominio delle frequenze)
• Rappresentazioni grafiche, ampiezza, fase
• Spettro in ampiezza RMS
  
• Strumentazione
  
• Shaker: elettromagnetico, idraulico, inerziale (campi di utilizzo, prestazioni, caratteristiche, dinamica, sistema di controllo)
  
• Smorzamento e metodo del decremento logaritmico
  

XII

• Trasduttori
• Trasduttori piezoelettrici
• Trasduttori elettrodinamici
• Dal trasduttore elettrodinamico all’eccitatore di vibrazione
• Vibration pickups
• Sismometro
• Accelerometro
• Distorsione di fase

XIII

• Analisi dei segnali
• Test dinamici delle macchine e delle strutture
• Concetti fondamentali
• Strumenti
• Eccitatore (shaker, martello strumentato)
• Trasduttore
• Amplificatore per il condizionamento del segnale
• Analizzatore per l’elaborazione dei segnali (FFT analyzer)

XIV

• Diagnostica e manutenzione delle macchine
• Tecniche di manutenzione delle macchine
• Tecniche di monitoraggio delle macchine
• Esempi

XV

• Diagnostica e manutenzione delle macchine rotanti
• Turbine
• Pompe
• Compressori

Programma di Complementi di Meccanica applicata

• CARATTERISTICHE DEI MATERIALI: generalità, materiali per uso industriale, proprietà fisiche, chimiche, strutturali, meccaniche e tecnologiche.
• MATERIALI METALLICI: introduzione, ferro e sue leghe( generalità sul diagramma di equilibrio Fe-C), acciaio, ghise, alluminio e sue leghe, rame e sue leghe, magnesio e sue leghe, titanio, nichel e sue leghe, stagno e sue leghe, zinco e sue leghe.
• TRATTAMENTI TERMICI: acciai da costruzione, T.T. preliminari, definitivi, termochimici di diffusione, metodi di indurimento superficiale, acciai inossidabili, da utensili.
• MATERIALI NON METALLICI: legno, resine, materie plastiche, materiali refrattari, materiali compositi.
• LAVORAZIONI PER DEFORMAZIONE PLASTICA: lavorazioni plastiche, temperatura di lavorazione, laminazione, trafilatura, estrusione, fucinatura e stampaggio.
• FONDERIA: generalità, fusione in terra, fusione in conchiglia, fusione in guscio.
• LAVORAZIONI ALLE MACCHINE UTENSILI. Generalità, caratteristiche costruttive di una macchina utensile, moti di una macchina utensile, classificazione delle macchine utensili, tornio parallelo ad azionamento manuale, principali lavorazioni eseguibili, trapano, punte elicoidali.
• UTENSILI PER IL TAGLIO DEI METALLI: introduzione, formazione del truciolo, forme del truciolo, grandezze caratteristiche di una lavorazione, geometria degli utensili, materiali per utensili, usura dell’utensile, meccanismi di usura, fluidi da taglio, lubrificazione tradizionale e lubrificazione minimale, utilizzazione razionale delle macchine utensili, relazione tra velocità di taglio e durata economica.
• SCELTA DEI PARAMETRI DI TAGLIO in tornitura: forze che nascono durante la tornitura, determinazione della velocità di taglio nella fase di sgrossatura e finitura, tempo di lavoro, potenza di lavorazione. FRESATURA: definizione procedimenti, fresatrici, geometria delle frese, procedimenti di fresatura, parametri di taglio.
• FORATURA, ALESATURA e FILETTATURA: introduzione, utensili per fori corti e fori profondi, parametri di taglio, alesatura e macchine utensili per la costruzione delle filettature.
• LAVORAZIONI CON MOTO DI TAGLIO RETTILINEO: introduzione, brocciatura, lavorazioni con moto di taglio rettilineo alternativo, segatrici per il taglio dei metalli.
• LAVORAZIONI PER ABRASIONI CON MOLE: rettificatrici, levigatrici, lappatrici, molatrici, affilatrici, mole, mole diamantate.
• METALLURGIA DELLE POLVERI: la fisica della sinterizzazione, caratteristiche delle polveri, produzioni e trattamento delle polveri, sinterizzazioni, norme di progettazione dei particolari sinterizzati, impiego, caratteristiche meccaniche e tecnologiche dei sinterizzati.
• MATERIALI E PROCESSI INNOVATIVI: nanotecnologie, materiali a memoria di forma, ultrasuoni, elettroerosione, laser, plasma, taglio con getto d’acqua, prototipazione rapida (RP).

Prerequisiti

Nozioni di base di meccanica introdotte nel corso di Meccanica Applicata alle Macchine e nozioni di calcolo differenziale.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 90
Esercitazioni (ore/anno in aula): 0
Attività pratiche (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

I Parte - Complementi di Meccanica applicata:.

C.E. Rottenbacher. Materiale didattico distribuito dal docente.

E.O. Doebelin. Titolo del riferimento da modificare. McGraw-Hill Publishing Group Italy, 2004.

G. Diana, F. Cheli. Dinamica e vibrazioni dei sistemi meccanici. UTET.

II Parte - Tecnologia Meccanica.

A. Viperino. Materiale didattico distribuito dal docente.

Modalità di verifica dell'apprendimento

I Parte - Complementi di Meccanica applicata: relazioni scritte e prova orale
II Parte - Tecnologia Meccanica: ciclo di lavorazione di un particolare meccanico e prova orale