PARTE I - BASI TEORICHE E METODOLOGICHE

STUDIO DI SISTEMI DISCRETI: IL CALCOLO STRUTTURALE MATRICIALE.
- Concetti di base del calcolo strutturale matriciale: sistemi discreti.
- Metodo degli spostamenti.
- Matrice di rigidezza di elemento, vincoli, carichi applicati, condizioni al contorno.
- La matrice di struttura.
IL METODO DEGLI ELEMENTI FINITI
- Formulazione matematica del metodo degli elementi finiti.
- Discretizzazione del continuo: elementi, funzioni di forma.
- Principali tipi di elementi per problemi di dimensionalità 1D, 2D, 3D: aste, travi, elementi piani a tre e quattro nodi, elementi parallelepipedi e tetraedrici, elementi assialsimmetrici, elementi shell.
IMPLEMENTAZIONE DEL METODO DEGLI ELEMENTI FINITI
- Implementazione di problemi semplici in ambiente Matlab.
- Panoramica dei codici di calcolo FEM.
- Fase di pre-processing: definizione del modello, definizione degli elementi per la discretizzazione, modelli relativi al comportamento dei materiali, metodologie e problematiche legate alla fase di discretizzazione, applicazione condizioni al contorno: carichi e vincoli.
- Soluzione del problema: tipo di analisi e relative opzioni, analisi di tipo lineare e non-lineare: convergenza del metodo.
- Fase di post-processing: visualizzazione e interpretazione dei principali risultati, deformata, spostamenti nodali, campo di tensione e deformazione, reazioni vincolari. Gestione ad analisi dei risultati.


PARTE II - APPLICAZIONI (esercizi da svolgere al calcolatore con codice FEM)

PROBLEMI DI TIPO STRUTTURALE ELASTICO
- Modellazione del legame costitutivo elastico.
- Meccanica delle strutture: aste e travi. Travature reticolari e studio di strutture a più iperstatiche.- Analisi bidimensionale: stato di sollecitazione piana, stato di deformazione piana.
- Analisi tridimensionale: analisi di componenti meccanici complessi soggetti a stati di tensione triassiali.
- Analisi di tipo assial-simmetrico.
PROBLEMI DI TIPO ELASTO-PLASTICO.
- Modellazione del legame costitutivo elasto-plastico. Comportamento elasto-plastico bilineare, multilineare, nonlineare. Grandi spostamenti.
- Problemi in campo plastico: formatura a freddo, tensioni residue.
PROBLEMI DI TIPO TERMICO E TERMO-MECCANICO
- Analisi termiche di tipo lineare: proprietà termiche dei materiali, condizioni al contorno e carichi di tipo termico.
- Il problema termo-meccanico.
PROBLEMI DI TIPO DINAMICO
- Analisi transienti, evoluzione della risposta nel tempo, effetti inerziali.
- Analisi modale.
ARGOMENTI AVANZATI
- modellazione del contatto.
- Linguaggio di script: il FEM e la programmazione.

Pdf relativi agli argomenti svolti in aula, disponibili su www.costruzionedimacchine.it

Testi e altro materiale di riferimento (opzionale, per eventuali approfondimenti)
G. Santucci, Dispense del Corso di Costruzione di Macchine.
O. C. Zienkiewicz , R L Taylor, Finite Element Method: Volume 1, The Basis, Butterworth-Heinemann.
O. C. Zienkiewicz , R L Taylor, Finite Element Method: Volume 2, Solid Mechanics, Butterworth-Heinemann.
K.J.Bathe. Finite Element Procedures in Engineering Analysis. Prentice-Hall.