Obiettivi Formativi

Il corso si propone di: - Fornire conoscenze di base sui codici di calcolo numerico al fine di dare una preparazione propedeutica all'impiego del metodo agli elementi finiti (FEM) per lo studio di problematiche connesse alla sicurezza delle strutture navali ed aeronautiche. - Fornire la capacità di progettare esperimenti e di raccoglierne e interpretarne i dati, attraverso alcune esercitazioni pratiche di laboratorio, durante le quali viene mostrato agli studenti come applicare procedure di controllo non distruttivo su strutture lightweight navali ed aeronautiche. Vengono fornite le competenze per interpretare correttamente ed in modo critico i risultati. - Fornire la capacità di comunicare gli esiti del proprio lavoro in forma sintetica ed esaustiva attraverso la stesura e la discussione di una relazione tecnica riguardante l'applicazione di un argomento trattato nel corso delle lezioni su una struttura navale. - Fornire capacità di apprendimento necessarie per intraprendere studi successivi con un alto grado di autonomia.

Learning Goals

The course aims to provide the following skills: - Basic knowledge of the finite element method (FEM) to analyse safety problems due to structural fail of marine and aeronautical structures. - Applying knowledge, in terms of design of experiments, collection and analysis of data with practical lessons in laboratory. In such lessons, the application of non-destructive techniques on lightweight structures for marine and aeronautical applications. - Communication skills by explaining the analysed results in a synthetic and effective way. This skill will be evaluated by the discussion of a technical note about a topic of the course. - Learning skills, needful to continue studies with a high degree of autonomy.

Metodi didattici

Il corso si sviluppa attraverso lezioni frontali, esercitazioni in aula con notebook, nonché applicazioni degli argomenti teorici con prove sperimentali in laboratorio.

Teaching Methods

The course is developed through lectures, classroom exercises to the notebook, as well as applications of theoretical arguments with experimental tests in the laboratory.

Prerequisiti

Conoscenze di base di fisica sperimentale.

Prerequisites

Basic knowledge of experimental Physics.

Verifiche dell'apprendimento

Esame orale sugli argomenti trattati nel corso. La verifica dell’apprendimento relativo alla parte sperimentale trattata durante il corso ha lo scopo di valutare che lo studente utilizzi un corretto approccio sulla base della problematica da affrontare. Inoltre, all’esame è prevista una discussione di una relazione tecnica sviluppata dallo studente su un argomento trattato nel corso al fine di verificare le conoscenze acquisite e la capacità di comunicare i propri argomenti ad interlocutori specialisti e non specialisti. La relazione tecnica suddetta ha un peso pari al 40% sulla valutazione finale.

Assessment

Final oral exam. The discussion about the experimental part is aimed to evaluate the applying knowledge and understanding skills related to a specific problem to solve. It is required a discussion about a technical note about a topic of the course aiming to evaluate the acquired knowledge, understanding and communication skills. The technical report has a weight of 40% in the overall evaluation.

Programma del Corso

METODO DEGLI ELEMENTI FINITI Introduzione al metodo degli elementi finiti. Fase di pre-processing: definizione del problema, definizione degli elementi per la discretizzazione, applicazione di carichi e vincoli. Elementi 1D, 2D e 3D: rigidi, shell e tetraedrici. Modellazione dei collegamenti saldati mediante mesh solida. Soluzione del problema: tipo di analisi. Fase di post-processing: visualizzazione, analisi critica e interpretazione dei risultati, analisi della deformata, campi di tensione. ESERCITAZIONI IN AULA SULL'UTILIZZO DI SOFTWARE FEM. TECNICHE SPERIMENTALI PER L'ANALISI NON DISTRUTTIVA DELLE STRUTTURE NAVALI Introduzione alle tecniche non distruttive in campo navale. TERMOGRAFIA IR: Introduzione e principi base. Le termocamere e loro utilizzo. Analisi termografica ed elaborazione dati. TECNICHE A RAGGI X Industrial Digital Radioscopy, Industrial Tomography e applicazioni. Esempi pratici su componenti navali, quali saldature e parti di carene in composito. METODI CON ULTRASUONI Ultrasonic phased array (UPA); introduzione e principi base. Utilizzo ed interpretazione di casi semplici. ESERCITAZIONI IN LABORATORIO: - Ispezione visiva per la valutazione di cricche: Utilizzo del microscopio digitale. - Sull'applicazione della termografia: valutazione emissività e temperatura apparente riflessa. Settaggio della termocamera. - Sull'utilizzo della radioscopia digitale e della tomografia industriale per l'analisi delle saldature. - Sulla tecnica ultrasonic phased array per la valutazione delle carene in composito: scelta della sonda e settaggio dei parametri di prova.

Course Syllabus

FINITE ELEMENT METHOD Introduction to finite element method (FEM). Pre-processing: mesh and elements definition; modelling of the material behaviour; boundary conditions. 1D, 2D and 3D elements: rigid, shell and tetrahedral elements. Modelling of welded joints. Solution: analysis type. Post-processing: results analysis visualization and application of critical evaluation of the results, deformed shape, nodal displacements, stress and strain fields. Applications of FEM software. EXPERIMENTAL TECHNIQUES FOR NON-DESTRUCTIVE EVALUATION OF MARINE STRUCTURES Introduction to non-destructive techniques in the naval field. IR THERMOGRAPHY Introduction and basic principles. X-RAYS METHODS Introduction to X-ray. Radioscopy, Industrial Tomography and basic principles. Application on welded joints and part of composite hulls. ULTRASONIC METHODS Non-destructive evaluation with ultrasonic phased array. LABORATORY EXERCISES: - Visual inspection for the evaluation of cracks: use of the digital microscope. - On the application of thermography: evaluation of emissivity and reflected apparent temperature. Thermal camera image settings. - On the use of digital radioscopy and industrial tomography for weld analysis. - On the ultrasonic phased array technique for the evaluation of composite hulls: choice of the probe and setting of test parameters.