Obiettivi Formativi

MODULO A - MATERIALI METALLICI - Conoscenza delle correlazioni struttura - proprietà meccaniche nei metalli. - Conoscenza del comportamento dei metalli in diverse condizioni di esercizio e di lavorazione. - Conoscenza dei fenomeni metallurgici di solidificazione nei getti e nei giunti saldati. - Conoscenza dei modelli matematici relativi alla diffusione termica e di materia, applicati allo studio dei fenomeni metallurgici nei processi di saldatura. - Conoscenza dei problemi di saldabilità delle leghe metalliche. MODULO B - MATERIALI COMPOSITI AVANZATI L’insegnamento ha come obbiettivi: la conoscenza delle proprietà base dei materiali che costituiscono il composito; le proprietà meccaniche di tali materiali; la conoscenza delle tecnologie per la realizzazione di componenti in materiale composito; la progettazione di un componente in materiale composito a matrice polimerica.

Learning Goals

MODULE A - METALLIC MATERIALS - Knowledge of the correlations structure - mechanical properties in metals. - Knowledge of metals behavior in various working and machining conditions. - Knowledge of metallurgical phenomena during solidification in cast products and welded joints - Knowledge of mathematical models on thermal and material diffusion, applied to the study of metallurgical phenomena in welding process. - Knowledge of weldability issues of metallic alloys. MODULE B - ADVANCED COMPOSITE MATERIALS The course has as the following objectives: knowledge of the basic properties of the materials forming the composite; the mechanical properties of such components and of composite materials; the knowledge of the technologies for the production of components in composite material; the design of a component in composite material, polymeric matrix based.

Metodi didattici

MODULO A - MATERIALI METALLICI Lezioni con presentazioni powerpoint; esercizi applicativi e discussione di esempi specifici. MODULO B - MATERIALI COMPOSITI AVANZATI -lezione teorica frontale; -esercitazione numerica in aula; - attività pratiche di laboratorio presso il lab. “Polimeri” del Dipartimento di Ingegneria; - approfondimento mediante la realizzazione di elaborati mediante l’uso dei PC del Dipartimento di Ingegneria.

Teaching Methods

MODULE A - METALLIC MATERIALS Lectures with powerpoint slides; exercises and analysis of case history. MODULE B - ADVANCED COMPOSITE MATERIALS - theoretical lessons; - practical numerical exercises in the classroom; - practical work at the laboratory "Polymers" of Engineering Department; - realization of deeper studies with the use of PC of Engineering Department.

Prerequisiti

MODULO A - MATERIALI METALLICI - Conoscenze di Metallurgia - Conoscenze di Tecnologia Meccanica MODULO B - MATERIALI COMPOSITI AVANZATI - Conoscenza di scienza dei materiali polimerici, scienza delle costruzioni.

Prerequisites

MODULE A - METALLIC MATERIALS - Knowledge of Metallurgy - Knowledge of Mechanical Technology MODULE B - ADVANCED COMPOSITE MATERIALS - Knowledge of science of polymeric materials and building science.

Verifiche dell'apprendimento

MODULO A - MATERIALI METALLICI Nel corso del semestre verrà programmata una prova orale, che verterà sulla parte del corso svolta fino alla data della prova. L’esame finale comprenderà una prova orale ed una verifica delle esercitazioni svolte. MODULO B - MATERIALI COMPOSITI AVANZATI Prova scritta sulla progettazione del componente in materiale composito con indicazione della scelta dei componenti e descrizione della tecnologia di produzione + prova orale.

Assessment

MODULE A - METALLIC MATERIALS During the semester an oral test will be scheduled on topics covered up to the test date. The final exam will include oral test and checking of the exercises performed during the semester. MODULE B - ADVANCED COMPOSITE MATERIALS Written test on the design of composite component, with the indication of the choice of materials and the description of production technology; oral discussion.

Programma del Corso

MODULO A - MATERIALI METALLICI Parte I: Metallurgia Meccanica. I.1-Proprietà meccaniche dei materiali metallici, macchine e condizioni di prova. I.2-Modalità di cedimento dei componenti strutturali, meccanica della frattura e analisi frattografiche. I.3-Regimi di deformazione, equazioni costitutive, tecnologie e meccanismi di rafforzamento, criteri e condizioni di plasticità. I.4-Prove di tenacità all’urto e di meccanica della frattura, aspetti metallurgici e fattori fragilizzanti nei materiali. I.5-Scorrimento a caldo, aspetti morfologici della frattura, estrapolazione di dati di creep, leghe per alte temperature. I.6-Deformazione plastica, applicazione dello slab method ai processi di produzione metallurgica per deformazione plastica. Parte II: Metallurgia dei prodotti di fonderia e dei giunti saldati. II.1-Diffusione di materia e termica nei solidi cristallini, trattazione matematica, integrazione della seconda legge di Fick. II.2-Solidificazione delle leghe metalliche. II.3-Problemi di saldabilità dei materiali metallici, classificazione e descrizione dei difetti di saldatura. II.4-Campi termici in saldatura e nei getti. Ipotesi e modelli di calcolo. II.5-Alterazioni microstrutturali nella saldatura per fusione, zona fusa e zona termicamente alterata negli acciai e nelle leghe non ferrose. II.6-Alterazioni microstrutturali nella saldatura per pressione, studio delle interfacce in acciai placcati per laminazione a caldo. MODULO B - MATERIALI COMPOSITI AVANZATI Introduzione sui materiali compositi a matrice polimerica. I processi di filatura. I materiali: le principali fibre comunemente usate per rinforzare un composito. Le matrici polimeriche termoindurenti e termoplastiche. I Riempitivi e gli additivi. L’orientazione e l’incorporazione della fibra nella matrice. Analisi micromeccanica: rinforzo con fibre continue e discontinue. Analisi macromeccanica: Equazione costitutiva di un laminato. Progettazione con materiali compositi. Tecnologia: i processi di produzione di materiali compositi Proprietà meccaniche dei materiali compositi a matrice polimerica e meccanismi di frattura.

Course Syllabus

MODULE A - METALLIC MATERIALS First part: Mechanical Metallurgy. I.1-Mechanical properties of metals, testing devices and conditions. I.2-Failure behavior of structural components, fracture mechanics and fractographic analysis. I.3-Deformation behavior of metals, constitutive equations, strengthening technologies and mechanisms, yielding conditions and criteria. I.4-Impact and fracture mechanics tests, metallurgical aspects and embrittlement factors of metals. I.5-Creep behavior, morphology of creep fracture in metals, extrapolation of data from creep test results, metal alloys for applications at high temperatures. I.6-Plastic deformation, applications of the slab method to metallurgical working by plastic deformation. Second part: Metallurgy of cast products and welded joints. II.1-Matter and thermal diffusion in solids, mathematical treatment, second Fick’s law integrations. II.2-Solidification of metallic alloys. III.3-Weldability problems of metallic alloys, classification and description of welding defects. III.4-Thermal fields in welds, hypothesis and calculation models. III.5-Microstructural changes in fusion welding, molten and heat affected zones of steels and non-ferrous alloys. III.6-Microstructural changes in pressure welding, analysis of interfaces in steels clad by hot rolling. MODULE B - ADVANCED COMPOSITE MATERIALS Introduction of composite materials, polymeric matrix based. The spinning processes. The materials: the main fibers commonly used to reinforce a composite. The thermosetting and thermoplastic polymeric matrices. The fillers and additives. The orientation and the incorporation of the fiber in the matrix. Micromechanical analysis: the matrix reinforcement with continuous and discontinuous fibers. Macromechanical analysis: constitutive equation of a laminate. Designing of composite materials. Technology: the processes of production of the composite materials. Mechanical properties of the composite materials polymer matrix based and their fracture mechanisms.