Obiettivi Formativi

OF_1(Conoscenza e comprensione) Il corso intende fornire le conoscenze di base della biomeccanica, estendendo e applicando le leggi fondamentali della fisica ai sistemi biomeccanici allo scopo di ricavarne modelli ingegneristici. OF_2 (Capacità di applicare conoscenza e comprensione) Durante il corso saranno forniti agli allievi gli strumenti per poter interpretare, modellare e descrivere le principali strutture biomeccaniche al fine di trasferire le conoscenze della meccanica classica a sistemi biomeccanici complessi adibiti all’interazione con il corpo umano. La discussione di esempi di biomeccanica applicata, nonché di analisi sperimentali e numeriche applicate alla biomeccanica, fornirà la capacità di applicare le conoscenze acquisite per la valutazione critica e la progettazione di costruzioni biomeccaniche. OF_3 (Autonomia di giudizio) Viene anche fornito il livello di approfondimento necessario ad intraprendere attività di ricerca con un alto grado di autonomia mediante alcune esercitazioni in aula sull'applicazione dei metodi numerici. OF_4 (Abilità comunicative) L’attività ha l’obiettivo di far acquisire allo studente un linguaggio tecnico appropriato. OF_5 (Capacità di apprendimento) L’attività ha l’obiettivo di formare una mentalità flessibile e una robusta metodologia di lavoro.

Learning Goals

OF_1 (Knowledge and understanding) The course of Biomechanics aims to provide the basic knowledge of biomechanics, by extending and applying the fundamental laws of physics to biomechanical systems, in order to derive engineering models. OF_2 (Ability to apply knowledge and understanding) During the course, the students will be able to interpret, model and describe the main biomechanical structures in order to transfer the knowledge of classical mechanics to complex biomechanical systems used for interaction with the human body. The discussion of examples of applied biomechanics, as well as experimental and numerical analyses applied to biomechanics, will provide the ability to apply the acquired knowledge for the critical evaluation and design of biomechanical constructions. OF_3 (Autonomy of judgment) The level of learning, necessary to undertake research activities with a high degree of autonomy, is also provided through some classroom exercises on the application of numerical methods. OF_4 (Communication skills) The course activities have the aim to drive the language of the student to a proper technical level. OF_5 (Learning skills) The course activities have the aim to develop a flexible approach to face different problems and to learn a robust working methodology that can be used in different scenario.

Metodi didattici

Lezioni frontali, seminari su specifici aspetti disciplinari. Attività di laboratorio; esercitazioni in aula.

Teaching Methods

The course is developed through lectures, seminars, classroom exercises and experimental tests in laboratory.

Prerequisiti

E' richiesta la conoscenza dei principi fondamentali della fisica, della cinematica e della statica.

Prerequisites

Basic knowledge of Physics.

Verifiche dell'apprendimento

Esame orale sugli argomenti trattati nel corso. La verifica dell’apprendimento ha lo scopo di valutare che l’allievo applichi un corretto approccio metodologico. Inoltre, l’esame comprende l’esposizione di una esercitazione svolta mediante codici FEM, sottoposta a revisioni periodiche da parte del docente, al fine di verificare le conoscenze acquisite e la capacità di descrivere l’esercitazione svolta con l’utilizzo di termini tecnici appropriati. A fine corso viene assegnata, ad ogni allievo, una tesina su un argomento esposto durante il corso, che viene approfondito dagli allievi ed è oggetto di valutazione in sede di esame, unitamente alla suddetta esercitazione FEM. Il voto finale dell’esame sarà la media pesata tra il voto del colloquio, il voto della tesina e il voto dell’esercitazione FEM dove i pesi sono 80%, 10% e 10% rispettivamente.

Assessment

Oral exam on the topics covered in the course. The verification of the learning aims to assess that the student uses a correct methodological approach. Furthermore, the exam includes a discussion on a FEM exercise on a biomechanical system, subjected to periodic reviews, in order to verify the knowledge on the method and the ability to critically analyse the obtained results, even with the use of appropriate technical terms. At the end of the course a paper is assigned, to each student, on a topic exposed during the course, which is studied in depth by students. It is subject to evaluation during the examination, with the aforementioned FEM exercise. The final exam mark will be the weighted average between the interview mark, the paper mark and the FEM exercise mark where the weights are 80%, 10% and 10%, respectively.

Programma del Corso

Introduzione alla Biomeccanica. Richiami di statica, cinematica e dinamica applicati alla biomeccanica. Antropometria. Descrizione cinematica del movimento del corpo. Analisi delle sollecitazioni dei sistemi biomeccanici. Il tessuto osseo. Proprietà biomeccaniche dell’osso. Rimodellamento osseo. Biomeccanica del sistema muscolo-scheletrico. Biomeccanica delle giunzioni del corpo umano. Esempi di biomeccanica applicata. Esempi di analisi sperimentali e numeriche applicate alla biomeccanica. Esercitazione: Analisi numerica, con codice di calcolo FEM, di un femore umano customizzato per ogni allievo.

Course Syllabus

Introduction to Biomechanics. Elements of statics, kinematics and dynamics applied to biomechanics. Anthropometry. Kinematic description of human movement. Stress analysis of biomechanical systems. Bone tissue. Mechanical properties of bone. Bone remodelling. Biomechanics of the musculoskeletal system. Biomechanics of human joints. Examples of applied biomechanics. Examples of experimental and numerical analyses applied to biomechanics. Exercise. Numerical analysis, by means of finite element method, of a femur.