TECNICHE AVANZATE DI PROGETTAZIONE STRUTTURALE

Note sull'autore:

Claudio Gianini
Laureato in Ingegneria Meccanica, indirizzo Costruttivo, nel 1992 al Politecnico di Milano. Dopo esperienze nel settore ferroviario e aerospaziale, come ingegnere strutturista, è stato responsabile presso la Ferrari Gestione Sportiva prima e la Toyota F1 di Colonia (Germania) poi della Progettazione Strutturale per gli elementi delle sospensioni  e cuscinetti delle vetture di Formula 1.
Presentazione di Luca Marmorini Direttore Tecnico Motori – Toyota Motorsport GmbH

Descrizione

Le mancanze del primo volume si sono fatte sentire man mano che il tempo trascorreva e ai commenti positivi dei lettori si aggiungevano anche alcune critiche (a onor del vero sempre costruttive e propositive). A tutti, ed in primo luogo a me stesso, avevo promesso di fare ammenda e di porre rimedio a quei difetti. E così, a distanza di qualche anno dall’uscita del primo volume, ecco il secondo dove spero di poter accontentare i miei lettori più esigenti. Cerco quindi di completare gli aspetti del calcolo elastico lineare trattando quanto avevo omesso nel primo volume: qui troverà quindi spazio un Capitolo dedicato ai materiali compositi, uno in cui si parlerà dell’instabilità elastica, un altro in cui si discuterà di modi di vibrare e frequenze proprie unitamente ad un altro dove si approfondirà un po’ di più l’aspetto dinamico trattando principalmente le analisi di risposta in frequenza. E con questi quattro Capitoli verrà esaurito l’aspetto lineare. La rimanente parte del libro tratterà le varie non linearità: geometrica, di contatto e di materiale e ad ognuna verrà assegnato un Capitolo con alcuni esempi pratici. Un Capitolo sarà dedicato ad alcuni esempi di calcolo avanzato. Infine, nell’ultimo Capitolo, cercheremo di trarre alcune conclusioni sullo stato dell’arte ed accenneremo ai problemi noti come “multidisciplinari”, in cui cioè varie discipline del calcolo vengono coinvolte in un medesimo problema. L’intento finale, come mio solito, è quello di dare una visione molto pratica dell’approccio al calcolo automatico. L’insieme di questo volume e del precedente vorrebbe costituire una guida utile per affrontare e risolvere il 95% dei problemi di natura strutturale.

Contenuti 

CAPITOLO 1 Il calcolo elastico lineare dei materiali compositi 1.1 Introduzione - 1.2 Tipi di elemento - 1.3 I compositi a fibra corta e non orientata - 1.4 I compositi a fibra lunga ed orientata - 1.4.1 Materiali - 1.4.2 L’impilamento dei teli - 1.4.3 L’orientazione dei teli - 1.4.4 L’orientazione della normale degli elementi - 1.5 Un esempio di laminato senza core - 1.5.1 Barretta con sequenza di impilamento simmetrica - 1.5.2 Barretta con sequenza di impilamento non simmetrica - 1.5.3 Barretta simmetrica e incremento di teli unidirezionali - -1.5.4 Barretta simmetrica con teli orientati diversamente - 1.6 I criteri di rottura - 1.6.1 Il criterio della massima tensione - 1.6.2 Il criterio di Tsai-Hill - -1.6.3 Il criterio di Tsai-Wu - 1.6.4 Interlaminar shear -1.6.5 Considerazioni - 1. 7 I pannelli sandwich - 1.8 I 3D layered elements - 1.9 I compositi 3D - 1.10 I sistemi di giunzione - 1.11 Cenni sui compositi a matrice metallica - 1.12 Considerazioni generali

CAPITOLO 2 L’instabilità dell’equilibrio elastico 2.1 Introduzione - 2.2 Il buckling lineare - 2.3 L’approccio mediante FEM - 2.4 Alcuni esempi applicativi - 2.4.1 Cilindro sottoposto a pressione esterna - 2.4.2 Trave incastrata caricata a flessione e taglio - 2.4.3 Cilindro a spessore sottile soggetto a carico assiale di compressione - 2.4.4 Cilindro a spessore sottile soggetto a pura torsione - 2.5 Cenni sull’instabilità in campo non lineare

CAPITOLO 3 Frequenze proprie e modi di vibrare 3.1 Introduzione - 3.2 Il problema dinamico - 3.3 Analisi modale free-free - 3.4 Analisi modale vincolata - 3.5 L’importanza della discretizzazione - 3.6 Load stiffening

CAPITOLO 4 Le analisi dinamiche 4.1 Introduzione - 4.2 La risposta in frequenza - 4.2.1 Lo smorzamento strutturale - 4.3 Le tecniche di soluzione - 4.3.1 Integrazione diretta - 4.3.2 Sovrapposizione modale - 4.3.3 Confronto tra i due metodi - 4.3.4 Conclusioni - 4.4 L’analisi dinamica transitoria

CAPITOLO 5 La non linearità di tipo geometrico 5.1 Introduzione - 5.2 Non linearità geometrica - 5.3 Considerazioni - 5.4 Il buckling non lineare - 5.4.1 Travetta in compressione - 5.4.2 Telaio piano - 5.4.3 Conclusioni

CAPITOLO 6 La non linearità di contatto 6.1 Introduzione - 6.2 Gli elementi GAP - 6.2.1 Sfera su piano infinitamente rigido - 6.2.2 Il modello ad elementi finiti - 6.2.3 Considerazioni - 6.3 Le superfici di contatto - 6.3.1 Sfera su piano deformabile - 6.3.2 Il modello ad elementi finiti - 6.3.3 Considerazioni - 6.4 Alcuni suggerimenti - 6.5 Conclusioni

CAPITOLO 7 La non linearità di materiale 7.1 Introduzione - 7.2 Trave in flessione al limite elastico - 7.3 Trave in flessione oltre il limite elastico - 7.4 Considerazioni - 7.5 Trave in torsione oltre il limite elastico - 7.6 Alcuni esempi della pratica industriale - 7.6.1 Perno di sollevatore per carrello elevatore - 7.6.2 Anello di chiusura per recipiente in pressione - 7.6.3 Distanziale per collegamento flangiato - 7.6 Conclusioni

CAPITOLO 8 Alcuni esempi di calcolo avanzato 8.1 Introduzione - 8.2 La modellazione dei cuscinetti a sfere - 8.2.1 Introduzione - 8.2.2 Il gruppo ruota - 8.2.3 Il modello FE del cuscinetto - 8.2.4 La validazione del modello - 8.2.5 L’ottimizzazione del gruppo ruota - 8.2.6 Conclusioni - 8.3 Le giunzioni imbullonate - 8.3.1 Introduzione - 8.3.2 Il precarico - 8.3.3 Precarico + carico esterno ortogonale simmetrico - 8.3.4 Precarico + carico esterno ortogonale non simmetrico - 8.3.5 Precarico + carico esterno tangenziale - 8.3.6 Conclusioni - 8.4 Il calcolo dei lug - 8.4.1 Introduzione - 8.4.2 Il calcolo classico - 8.4.3 Il calcolo ad elementi finiti - 8.4.4 Il calcolo dei lug con materiale plastico - 8.4.5 Conclusioni - 8.5 Il post-buckling con materiale plastico - 8.5.1 Introduzione - 8.5.2 Telaio piano - 8.5.3 Conclusioni - 8.6 Conclusioni

CAPITOLO 9 Stato dell’arte e sviluppi futuri 9.1 Introduzione - 9.2 I metodi FE classici - 9.3 Metodi multi Body e FEM - 9.4 Metodi espliciti - 9.5 Metodi multiphysics - 9.6 La simulazione di processo - 9.7 L’ottimizzazione strutturale - 9.8 Il CAE nel CAD - 9.9 Conclusioni

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