ADVANCED FRACTURE MECHANICS

Crediti: 
6
Settore scientifico disciplinare: 
SCIENZA DELLE COSTRUZIONI (ICAR/08)
Anno accademico di offerta: 
2016/2017
Semestre dell'insegnamento: 
Secondo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Inglese

Obiettivi formativi

Conoscenze e capacità di comprendere
Il corso presenta un esteso, esaustivo, e aggiornato approccio al tema, ancora in via di sviluppo, della meccanica della frattura dal punto di vista della meccanica applicata. Procedendo da argomenti semplici a quelli più avanzati, il Corso va oltre la più sviluppata meccanica della frattura elastica lineare e prende in considerazione i regimi dinamici ed elastica-plastici, in modo da estendere la disciplina ad una ampia gamma di applicazioni di ingegneristiche.
Competenze
A Corso ultimato, l'allievo dovrebbe essere capace di stimare la sicurezza rispetto alla crisi per frattura di strutture civili, meccaniche, aeronautiche.
Capacità comunicative
A Corso ultimato, l’allievo dovrebbe aver acquisito proprietà di linguaggio per quanto attiene la terminologia tecnica specifica dell’insegnamento.

Contenuti dell'insegnamento

(1) Fondamenti della Meccanica della Frattura Elastica Lineare
(2) Meccanica della Frattura applicata ai materiali duttili
(3) Meccanica della Frattura applicata ai materiali a comportamento quasi fragile
(4) Fatica
(5) Dinamica-Meccanica della Frattura
(6) Metodi numerici applicati nella Meccanica della Frattura e fatica
(7) Metodi di identificazione del danno basato sulla propagazione delle onde nei solidi

Programma esteso

(1) Fondamenti della Meccanica della Frattura Elastica Lineare
(1.1) Resistenza alla nano- e micro- scala
(1.2) Criterio energetico (Griffith)
(1.3) Criterio locale (Irwin)
(1.4) Calcolo dei parametri della Meccanica della Frattura
(1.5) Effetto scala
(1.6) Tecniche di misura dei parametri critici della Meccanica della Frattura
Applicazione dei concetti presentati

(2) Meccanica della Frattura applicata ai materiali duttili
(2.1) Interazione tra la frattura e la plasticità
(2.2) Meccanica della Frattura elasto-plastica: forma e dimensione della zona plastica in testa alla fessura
(2.3) Modello correttivo di Irwin, modello di Dugdale
(2.4) Criterio COD
(2.5) Approccio mediante J-integral
(2.6) Modello HRR
(2.7) Diagramma di crisi (R6 Method) e implementazione nella normativa (BS7910, API579)
(2.8) Tecniche sperimentali di misura dei parametri elasto-plastici
Applicazione dei concetti presentati

(3) Meccanica della Frattura applicata ai materiali a comportamento quasi fragile
(3.1) Relazione tra i meccanismi di danneggiamento e la meccanica della frattura
(3.2) Fenomeni di localizzazione
(3.3) Dimensione frattale del dominio dove si sviluppano le tensioni, l’energia dissipata e le deformazioni
(3.4) Influenza nel considerare la distribuzione casuale delle proprietà del materiale
Applicazione dei concetti presentati

(4) Fatica
(4.1) Descrizione del fenomeno e differenti metodologie di studio
(4.2) Metodo basato sulla Meccanica della Frattura (Legge di Paris)
(4.3) Interazione della fatica con la corrosione e la temperatura
(4.4) Influenza nel considerare la distribuzione casuale delle proprietà del materiale
Applicazione dei concetti presentati

(5) Dinamica-Meccanica della Frattura
(5.1) Fondamenti della dinamica elastica
(5.2) Onde elastiche di volume, di superficie e guidate
(5.3) Velocità di propagazione delle fessure nella propagazione instabile
(5.4) Parametri della Meccanica della Frattura nei problemi dinamici
(5.5) Fenomeno di ramificazione della fessura
Applicazione dei concetti presentati

(6) Metodi numerici applicati nella Meccanica della Frattura e fatica
(6.1) Il metodo degli elementi finiti
(6.2) Il metodo degli elementi discreti (peridinamica)
Applicazione dei concetti presentati

(7) Metodi di identificazione del danno basato sulla propagazione delle onde nei solidi
(7.1) Metodi di identificazione basati sulle onde ultrasoniche
(7.2) Metodi di emissione acustica
Applicazione dei concetti presentati

Bibliografia

- Anderson T.L. Fracture mechanics: fundamentals and applications. CRC press (2005).
- Gdoutos E. Fracture Mechanics: an introduction, Kluwer Academic Publishers (1993).

Metodi didattici

Il corso si compone di lezioni teoriche ed esercitazioni pratiche.

Modalità verifica apprendimento

La prova finale consiste in una prova orale, sugli argomenti di cui ai punti (1) - (7) della Sezione “Contenuti”, che risulta pesata come segue:
- 40% domande teoriche (conoscenza teorica);
- 10% proprietà di impiego della corretta terminologia (capacità comunicativa);
- 50% coinvolgimento dello studente nelle attività svolte in aula (competenza applicativa).