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Progettazione meccanica e costruzione di macchine

Descrizione del Gruppo

Il gruppo si occupa di diverse tematiche inerenti il comportamento e l’integrità strutturale di componenti, macchine e e strutture meccaniche, toccando campi di ricerca che spaziano dalla Progettazione Strutturale, alla Meccanica dei Solidi, al Comportamento Meccanico dei Materiali, alla Meccanica Sperimentale e Diagnostica, alla Biomeccanica.

E’ particolarmente attivo nello studio del comportamento a fatica di materiali tradizionali ed innovativi, nella fatica per contatto ciclico, nel progetto ed analisi di componenti e macchine per il sollevamento e il trasporto e nello studio e modellizzazione di dispositivi biomedicali, procedure chirurgiche e sistemi biologici.

Le attività di ricerca sono condotte con diversi approcci, per lo più utilizzati in modo complementare:

  • indagini sperimentali, mediante l’utilizzo di macchine per prove materiali, banchi prova per componenti e sistemi meccanici, strumentazioni (di tipo estensimetrico, magnetico ed ottico) per l’analisi dei campi di sforzo e deformazione, delle tensioni residue e del danneggiamento del materiale;
  • modelli numerici per la simulazione del comportamento in esercizio di componenti e strutture, mediante l’utilizzo di software avanzati ad elementi finiti, anche di tipo multifisico (Abaqus, Comsol); 
  • metodi teorico-analitici per la schematizzazione e la risoluzione di problemi relativi all’analisi strutturale di macchine e componenti e alla simulazione del comportamento dei materiali in differenti condizioni di esercizio.

Il gruppo vanta numerosi contatti e progetti di ricerca con importanti aziende del territorio ed è attivo in diverse collaborazioni di ricerca a livello nazionale ed internazionale.  

 

Attività di ricerca
  • Previsione dei limiti di utilizzo di guarnizioni polimeriche soggette a campi radioattivi: Il progetto si prefigge di studiare il comportamento meccanico di guarnizioni di tipo O-ring in materiale elastomerico, utilizzate in apparecchiature per ricerca nucleare di tipo innovativo che ne prevedono l’irraggiamento con fasci intensi di neutroni, nonché di definirne i loro limiti di utilizzo.
  • Metodologie innovative per la previsione della durata a fatica di funi metalliche: questo progetto di ricerca si propone di sviluppare un metodo per prevedere la durata a fatica di funi metalliche sulla base di misure di  tipo termico. In particolare l’approccio  considera l’incremento di temperatura nella fase di esercizio iniziale della fune sotto l’effetto di un carico ciclico e lo correla con la durata a fatica della fune.  
  • Indagini teorico-sperimentali sul danneggiamento di materiali per ruote ferroviarie: l'attività di ricerca comprende la sperimentazione su banco bi-disc di provini in materiali per ruote ferroviarie e rotaie, finalizzata ad individuare e quantificare i principali meccanismi di danneggiamento sotto diverse condizioni di lavoro, includendo l’effetto di fattori esterni ambientali ed operativi, quali gli agenti atmosferici, i contaminanti solidi (sabbia), i freni.
  • Indagini strutturali su veicoli antichi: l’attività consiste nell’applicazione delle moderne tecniche ingegneristiche, sia per il calcolo che per l’analisi dei reperti, allo studio dei reperti archeologici, con particolare riferimento ai carri da guerra, che nell’antichità erano i veicoli tecnologicamente più avanzati. 
  • Applicazione di materiali non convenzionali nel settore dell’automotive, macchine movimento terra e impianti di sollevamento: la ricerca riguarda l’utilizzo di materiali non convenzionali (come materiali compositi e soprattutto ecosostenibili ed ecocompatibili) per applicazioni strutturali in diversi settori industriali come ad esempio quello dell’automotive, delle macchine movimento terra e degli apparecchi di sollevamento. 
  • Studio dei fenomeni corrosivi e loro implicazione sugli aspetti strutturali: la ricerca prevede di studiare i fenomeni corrosivi ed in particolare biocorrosivi, agenti su acciai o leghe leggere al fine di stimare velocità di corrosione in relazione sia ai tempi di esposizione e sia all’agente corrosivo . Tali informazioni suffragate anche da prove sperimentali, saranno utilizzate per la progettazione e verifica strutturale di componenti dedicati a questo specifico utilizzo.
  • Comportamento a fatica di materiali per applicazioni strutturali prodotti mediante Additive Manufacturing: i processi di Additive Manufacturing (AM) rappresentano una potenziale alternativa a processi tradizionali in molti campi. Tuttavia, le conoscenze relative all'affidabilità a lungo termine di componenti prodotti mediante tali tecnologie sono ancora incomplete, ponendo un limite alla possibilità di  sfruttarne i vantaggi in applicazioni strutturali. 
  • Fatica e danneggiamento ciclico nei compositi fibro-rinforzati : i compositi a matrice in PEEK rinforzata con fibre sono sempre più frequentemente utilizzati in alternativa a leghe metalliche per applicazioni strutturali ma il comportamento meccanico in presenza di sollecitazioni cicliche e la resistenza a fatica sono ancora oggetto di studio. Sulla base di attività di tipo sperimentale e numerico il fenomeno della fatica in questa classe di materiali viene considerato sotto diversi aspetti, studiando i meccanismi di danneggiamento in relazione alla microstruttura, anche in presenza di micro-intagli o di contatto ciclico.
  • Analisi strutturale di dispositivi biomedicali e simulazione procedure chirurgiche: la ricerca è finalizzata allo sviluppo di modelli per l'analisi strutturale agli elementi finiti (FEM) in ambito biomedicale, con particolare riferimento all'ambito cardiovascolare. I temi di ricerca riguardano la simulazione di dispositivi innovativi per interventi percutanei, l'analisi di valvole cardiache biologiche e la simulazione di procedure chirurgiche (es. edge-to-edge, angioplastica mediante palloncino), con l'obiettivo di fornire informazioni utili in ambito clinico, anche sulla base di attività di caratterizzazione delle proprietà meccaniche di tessuti biologici e biomateriali.
Parole chiave

Fatica, Fatica per contatto, Progettazione strutturale, Resistenza e Comportamento Meccanico dei materiali, Biomeccanica

Membri del gruppo