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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BERGAMO FACOLTA' DI INGEGNERIA Anno Accademico 2003/2004 COSTRUZIONE DI MACCHINE (VO) (Per gli allievi del Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale) Prof. Sergio BARAGETTI Programma 1. Il comportamento dei materiali e suoi riflessi sul progetto e la verifica degli organi delle macchine Sotto carichi statici (ricavabile cioè da prove "rapide") di trazione e di compressione: forma del provino, definizione delle principali caratteristiche meccaniche, sforzi veri e deformazioni naturali, leggi costitutive - in particolare legge di Hollomon -, effetto della velocità di deformazione, effetto dell'alta e della bassa temperatura; di flessione: elastica, non elastica e con materiali a comportamento non simmetrico a trazione e compressione, effetto di collaborazione, tensioni e deformazioni residue; di torsione (elastica e non elastica): legame tra gli sforzi tangenziali e gli scorrimenti ricavato dal diagramma momenti torcenti-angoli di rotazione, collaborazione plastica, tensioni e deformazioni residue; di taglio in campo elastico (richiami dall'insegnamento di Scienza delle Costruzioni). In presenza di concentrazione di sforzi: effetto di forma o di intaglio teorico, coefficiente di sovrasollecitazione teorico K t , considerazioni in campo non lineare, coefficiente di sovrasollecitazione sperimentale per materiali fragili e duttili. Sotto carichi di fatica; ad alto numero di cicli: tipi di prove e di provini, solidi di uniforme resistenza a flessione, diagramma di Wöhler e suoi aspetti probabilistici, metodi per la determinazione del limite di resistenza a fatica, diagrammi di Haigh e di Smith, effetto di intaglio K f secondo Neuber e Peterson, effetto della finitura superficiale, effetto dimensionale, danneggiamento cumulativo (legge di Miner), effetto della frequenza, effetto dell'alta e della bassa temperatura, corrosione e fatica, effetto dei rivestimenti protettivi, metodi per alleviare la sollecitazione di fatica; a basso numero di cicli: tipi di prove e di provini, a bassa e ad alta temperatura, legge di Coffin-Manson. In presenza di scorrimento viscoso (creep) per stati di sforzo monoassiali; viscoelasticità lineare, modelli meccanici e loro leggi costitutive, viscoelasticità non lineare, leggi costitutive ed in particolare legge di Norton, verifica della deformazione accumulata, verifica della rottura, rilassamento. In presenza di micro fessure (meccanica della frattura); meccanica della frattura lineare elastica e sua applicazione alla propagazione della fessura per fatica, legge di Paris. 2. L’analisi dello stato di sforzo Richiami di teoria dell'elasticità; tensore degli sforzi e suoi invarianti, sforzi e direzioni principali, sforzi ottaedrali, cerchi di Mohr, deviatore degli sforzi, lavoro elastico di deformazione e di variazione di forma; metodi numerici per il calcolo strutturale. 3. La verifica della resistenza Con stati di sforzo semplici statici, di fatica, con scorrimento viscoso; con stati di sforzo composti statici; teorie di resistenza di Galileo-Rankine, Guest-Tresca, Huber-Hencky-von Mises, Ros-Eichinger, Mohr; di fatica: validità delle teorie di resistenza introdotte per sollecitazioni statiche, teorie di resistenza di Gough-Pollard e di Sines; coefficiente di sicurezza. Esercitazioni Numeriche 1) Molla ad elica cilindrica. 2) Recipiente in pressione: effetto guarnizione. 3) Recipiente in pressione: verifica di resistenza dei bulloni. 4) Recipiente in pressione: determinazione degli spessori del mantello cilindrico e del fondo sferico, deformazioni delle flange e sollecitazioni di flessione nei bulloni; effetti di bordo. 5) Forzamento albero-mozzo: calcolo dell'interferenza. verifica di resistenza per l'interferenza massima nella ruota dentata elicoidale. 6) Calcolo di giunzioni saldate e bullonate. 7) Albero lento di un riduttore: spinte e scelta dei cuscinetti a rotolamento. 8) Albero lento di un riduttore: verifica di resistenza a fatica e calcolo della velocità critica flessionale. 9) Ruote dentate: dimensionamento a usura. 10) Ruote dentate: verifica a fatica. 11) Pompa per oleodotto: richiami di cinematica del manovellismo e calcolo delle forze agenti. 12) Pompa per oleodotto: azioni interne e verifica a fatica dell'albero a gomiti. 13) Pompa per oleodotto: dimensionamento della biella al carico di punta e verifica a fatica.
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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BERGAMO FACOLTA' DI INGEGNERIA
Anno Accademico 2003/2004 COSTRUZIONE DI MACCHINE (VO) (Per gli allievi del Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale) Prof. Sergio BARAGETTI Programma 1. Il comportamento dei materiali e suoi riflessi sul progetto e la verifica degli organi delle macchine Sotto carichi statici (ricavabile cioè da prove "rapide") di trazione e di compressione: forma del provino, definizione delle principali caratteristiche meccaniche, sforzi veri e deformazioni naturali, leggi costitutive - in particolare legge di Hollomon -, effetto della velocità di deformazione, effetto dell'alta e della bassa temperatura; di flessione: elastica, non elastica e con materiali a comportamento non simmetrico a trazione e compressione, effetto di collaborazione, tensioni e deformazioni residue; di torsione (elastica e non elastica): legame tra gli sforzi tangenziali e gli scorrimenti ricavato dal diagramma momenti torcenti-angoli di rotazione, collaborazione plastica, tensioni e deformazioni residue; di taglio in campo elastico (richiami dall'insegnamento di Scienza delle Costruzioni). In presenza di concentrazione di sforzi: effetto di forma o di intaglio teorico, coefficiente di sovrasollecitazione teorico Kt, considerazioni in campo non lineare, coefficiente di sovrasollecitazione sperimentale per materiali fragili e duttili. Sotto carichi di fatica; ad alto numero di cicli: tipi di prove e di provini, solidi di uniforme resistenza a flessione, diagramma di Wöhler e suoi aspetti probabilistici, metodi per la determinazione del limite di resistenza a fatica, diagrammi di Haigh e di Smith, effetto di intaglio Kf secondo Neuber e Peterson, effetto della finitura superficiale, effetto dimensionale, danneggiamento cumulativo (legge di Miner), effetto della frequenza, effetto dell'alta e della bassa temperatura, corrosione e fatica, effetto dei rivestimenti protettivi, metodi per alleviare la sollecitazione di fatica; a basso numero di cicli: tipi di prove e di provini, a bassa e ad alta temperatura, legge di Coffin-Manson. In presenza di scorrimento viscoso (creep) per stati di sforzo monoassiali; viscoelasticità lineare, modelli meccanici e loro leggi costitutive, viscoelasticità non lineare, leggi costitutive ed in particolare legge di Norton, verifica della deformazione accumulata, verifica della rottura, rilassamento. In presenza di micro fessure (meccanica della frattura); meccanica della frattura lineare elastica e sua applicazione alla propagazione della fessura per fatica, legge di Paris. 2. L’analisi dello stato di sforzo Richiami di teoria dell'elasticità; tensore degli sforzi e suoi invarianti, sforzi e direzioni principali, sforzi ottaedrali, cerchi di Mohr, deviatore degli sforzi, lavoro elastico di deformazione e di variazione di forma; metodi numerici per il calcolo strutturale. 3. La verifica della resistenza Con stati di sforzo semplici statici, di fatica, con scorrimento viscoso; con stati di sforzo composti statici; teorie di resistenza di Galileo-Rankine, Guest-Tresca, Huber-Hencky-von Mises, Ros-Eichinger, Mohr; di fatica: validità delle teorie di resistenza introdotte per sollecitazioni statiche, teorie di resistenza di Gough-Pollard e di Sines; coefficiente di sicurezza. Esercitazioni Numeriche 1) Molla ad elica cilindrica. 2) Recipiente in pressione: effetto guarnizione. 3) Recipiente in pressione: verifica di resistenza dei bulloni. 4) Recipiente in pressione: determinazione degli spessori del mantello cilindrico e del fondo sferico, deformazioni delle flange e sollecitazioni di flessione nei bulloni; effetti di bordo. 5) Forzamento albero-mozzo: calcolo dell'interferenza. verifica di resistenza per l'interferenza massima nella ruota dentata elicoidale. 6) Calcolo di giunzioni saldate e bullonate. 7) Albero lento di un riduttore: spinte e scelta dei cuscinetti a rotolamento. 8) Albero lento di un riduttore: verifica di resistenza a fatica e calcolo della velocità critica flessionale. 9) Ruote dentate: dimensionamento a usura. 10) Ruote dentate: verifica a fatica. 11) Pompa per oleodotto: richiami di cinematica del manovellismo e calcolo delle forze agenti. 12) Pompa per oleodotto: azioni interne e verifica a fatica dell'albero a gomiti. 13) Pompa per oleodotto: dimensionamento della biella al carico di punta e verifica a fatica.
Modalità d'esame L'esame consiste in una prova scritta ed in una prova orale. Nella prova scritta, della durata di 2 ore, verrà proposto un esercizio analogo a quelli svolti durante il corso di esercitazioni. La prova scritta si tiene all'inizio dell'appello di esame scelto dal candidato. Tutti gli allievi che sostengono la prova scritta saranno ammessi alla prova orale che inizierà con la discussione dell'elaborato. Gli allievi che, in un colloquio al termine del corso di esercitazioni, dimostrino una conoscenza della materia svolta nelle esercitazioni sufficiente a far ritenere già acquisita la capacità di arrivare al dimensionamento ed alla verifica di un elemento di macchina, vengono dispensati dalla esecuzione di una parte della prova scritta, che, in tal caso, dura 1 ora e mezza. Libri consigliati P. Davoli, L. Vergani, S. Beretta, M. Guagliano, S. Baragetti, “Costruzione di Macchine 1”, Mc-Graw-Hill, Milano, 2003. Guagliano, M., Vergani, L. Appunti delle lezioni di Costruzione di Macchine del Prof. Angelo Terranova, Edizioni CUSL, Milano, 1998. Guagliano, M., Vergani, L., Esercitazioni di Costruzione di Macchine, Edizioni CUSL, Milano, 2000. Vergani, L., Meccanica dei Materiali, McGraw-Hill, 2001, Milano. Bertolini, I., Bazzaro, E., Lezioni di costruzione di macchine - Resistenza dei materiali, II edizione, Masson Italia Editori, Milano, 1983. Bernasconi, G., Lezioni di Costruzioni di macchine, CLUP, Milano, 1984. Belloni, G., Bernasconi, G., Sforzi deformazioni e loro legami, Spiegel, Milano, 1975. Massa, E., Bonfigli, L., Costruzione di macchine, Vol. I, Masson Italia, Milano, 1979. Belloni, G., Bernasconi, G., Bertolini, I., Verifica della Resistenza, in: Colombo G.: Manuale dell'ingegnere (sezione C), Hoepli, Milano, 1985. Massa, E., Costruzione di macchine, Vol. II, Masson Italia, Milano, 1979. G.Belloni, A. Lo Conte, Costruzione di Macchine: resistenza dei materiali e sicurezza. Ed. Hoepli, Milano, 2002.
