Corso di laurea magistrale - Area di Ingegneria - Accesso libero con verifica del possesso dei requisiti curriculari - Classe LM-33 (D.M. 270/2004)
Descrizione e obiettivi formativi
Il corso offre una preparazione specialistica rispetto allo studio dei principi di funzionamento ed alla progettazione di componenti meccanici, di macchine e sistemi complessi, di impianti e processi industriali. Viene inoltre affrontato il tema dell’automazione dei processi e delle tecniche di monitoraggio per i sistemi meccanici e gli impianti industriali. In linea con le esigenze dello sviluppo sostenibile grande attenzione viene spesa per la valutazione dell’impatto delle soluzioni ingegneristiche riguardanti i sistemi meccanici nel contesto sociale e fisico-ambientale. Tra gli obiettivi metodologici, la progettazione meccanica assistita, la progettazione di macchine, sistemi meccanici, termomeccanici e meccatronici con tecniche innovative che integrino la sperimentazione con lo studio teorico e la simulazione, lo sviluppo e la gestione dei processi industriali convenzionali e innovativi. In tutti i casi l’obiettivo formativo principale è l’acquisizione di capacità critiche e di autonomia di azione nel campo dell’ingegneria meccanica e nei vari settori che la caratterizzano.
Il percorso formativo prevede, accanto agli insegnamenti che approfondiscono gli aspetti teorico-scientifici, una importante attività di progettazione e ricerca, che si conclude con un elaborato (tesi) che dimostra la padronanza degli argomenti, la capacità di operare in modo autonomo e un buon livello di capacità di comunicazione.
Sbocchi professionali
Sia nella libera professione che nelle imprese manifatturiere o di servizi e nelle amministrazioni pubbliche, il laureato magistrale in Ingegneria Meccanica lavora tipicamente negli ambiti della ricerca di base e applicata, dell’innovazione di prodotto e di processo, dello sviluppo della produzione, della progettazione avanzata, della pianificazione e della programmazione, della gestione di sistemi complessi.
Il laureato magistrale è in grado di svolgere differenti funzioni in contesti caratterizzati da un elevato livello di innovazione e da un respiro internazionale. Tra queste di particolare interesse la progettazione di sistemi meccanici, la progettazione e la realizzazione di processi produttivi e di impianti industriali, la direzione e la conduzione dei processi produttivi, la gestione ed il controllo degli impianti. Per l’articolazione dei corsi e la possibilità di specializzazione che è possibile acquisire lo sviluppo e la gestione dell'innovazione di processo e di prodotto sono attività particolarmente adatte al laureato magistrale in Ingegneria Meccanica, sia all’interno di realtà produttive sia nel campo specifico della ricerca e sviluppo.
Condizione occupazionale (indicatori di efficacia e livello di soddisfazione dei laureandi):
http://statistiche.almalaurea.it/universita/statistiche/trasparenza?CODICIONE=0580207303400001
Valutazione della didattica - Studenti
Anno accademico precedente
Riferimenti web e contatti
Sito Web: http://www.ingegneriameccanica.uniroma2.it/
Coordinatore: Prof. Stefano Cordiner
E-mail: cordiner@uniroma2.it
Segreteria didattica:
Sig.ra Anna Mezzanotte
Tel: 06 7259 7156
E-mail: anna.mezzanotte@uniroma2.it
Per ulteriori informazioni consulta anche il sito web di Facoltà:
http://ing.uniroma2.it/didattica/corsi-di-laurea/
Il Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica forma un professionista con una solida preparazione tecnica di base negli ambiti culturali propri dell'ingegneria industriale e dotato delle competenze specifiche nell'ambito meccanico, privilegiando le conoscenze di base e gli aspetti metodologici e fornendo al contempo una approfondita formazione specialistica in settori specifici. Nel dettaglio gli obiettivi formativi specifici sono: conoscenza delle basi fisiche e chimiche e degli strumenti matematici ed informatici utili per le applicazioni ingegneristiche; conoscenza delle basi tecniche e delle metodologie utilizzate nell'ambito dell'ingegneria industriale; conoscenze, e capacità di buon livello, nei settori specifici dell'ingegneria meccanica: materiali, metodologie di progettazione, termo fluidodinamica, macchine a fluido e termiche, tecnologie di produzione, impianti industriali e relativi servizi tecnici; capacità di operare in autonomia e di lavorare in modo efficace in gruppi di lavoro, anche interdisciplinari; capacità di interfacciarsi, con proprietà di linguaggio tecnico e conoscenza dei concetti di base, con specialisti di altri settori dell'ingegneria; capacità di confrontarsi col cambiamento supportato da una forte propensione all'aggiornamento continuo delle proprie conoscenze e in grado di adattarsi alle varie situazioni industriali. La figura professionale che viene formata è in grado di operare nel campo dell’ingegneria industriale in compiti di progettazione di prodotti e di processi, nella gestione, manutenzione ed esercizio di sistemi impianti complessi, all'interno di reparti di Ricerca e Sviluppo con la capacità di sviluppare autonomamente progetti, anche innovativi.
L’ingegnere meccanico magistrale è in grado di operare sia in modo autonomo sia all'interno di team, sempre più frequentemente multidisciplinari, anche assumendo responsabilità di coordinamento.
La preparazione del Laureato Magistrale è anche perfettamente adeguata al proseguimento degli studi sia in ambito nazionale che internazionale. Il percorso formativo prevede una parte comune di approfondimento in aree culturali specifiche dell’ingegneria meccanica e due diversi orientamenti (ingegneria di prodotto ed ingegneria di processo) con un nucleo di insegnamenti obbligatori ed un insieme di insegnamenti di specializzazione, raggruppati in tematiche omogenee corrispondenti a specializzazioni professionali di interesse degli ingegneri meccanici. Le materie comuni sono erogate in italiano.
All'interno dei vari blocchi vi sono delle materie erogate in lingua inglese. Il percorso si conclude con una tesi che potrà riguardare attività progettuali impegnative (di prodotto, di processo, di impianti) o attività originali di ricerca applicata al fine di dimostrare non soltanto la padronanza degli argomenti studiati ma anche la capacità di affrontare tematiche inedite e operare in modo autonomo all'interno di una struttura industriale o di ricerca.
L'accesso alla Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica è garantito previa verifica della sussistenza di determinati requisiti curriculari, i quali si riferiscono al possesso di una laurea nella classe di Ingegneria Industriale ed al conseguimento di un numero minimo di CFU conseguiti in insiemi di settori scientifico disciplinari caratteristici dell'ingegneria meccanica, descritti nel dettaglio nel regolamento didattico del corso di studi.
In aggiunta tra i requisiti di accesso sono richieste competenze linguistiche minime in una lingua dell'Unione Europea, verificate mediante la presenza di un numero di CFU accreditato sul curriculum del laureato dalla sede di provenienza, congruo con quanto stabilito nel regolamento didattico e pari a 3 CFU. Ove il curriculum dello studente non soddisfi i requisiti previsti, prima di poter procedere all'immatricolazione o iscrizione, allo studente viene richiesto di colmare le carenze individuate secondo le modalità previste nel regolamento del corso di studi.
Le modalità specifiche per verificare la preparazione personale dello studente sono disciplinate dal regolamento didattico del corso di studi e vengono determinate a valle di colloqui con i docenti responsabili dei relativi insegnamenti.
Il Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica forma un professionista con una solida preparazione tecnica di base negli ambiti culturali propri dell'ingegneria industriale e dotato delle competenze specifiche nell'ambito meccanico, privilegiando le conoscenze di base e gli aspetti metodologici e fornendo al contempo una approfondita formazione specialistica in settori specifici. La figura professionale che viene formata è in grado di operare nel campo dell’ingegneria industriale in compiti di progettazione di prodotti e di processi, nella gestione, manutenzione ed esercizio di sistemi impianti complessi, all'interno di reparti di Ricerca e Sviluppo con la capacità di sviluppare autonomamente progetti, anche innovativi.
L’ingegnere meccanico magistrale è in grado di operare sia in modo autonomo sia all'interno di team, sempre più frequentemente multidisciplinari, anche assumendo responsabilità di coordinamento.
La preparazione del Laureato Magistrale è anche perfettamente adeguata al proseguimento degli studi sia in ambito nazionale che internazionale. Il raggiungimento di questi obiettivi permetterà al laureato sia la prosecuzione degli studi, con una adeguata preparazione, sia un rapido inserimento nel mondo del lavoro grazie alle capacità di aggiornamento e di adattamento e alle svariate esigenze professionali derivante dalle competenze culturali e metodologiche acquisite.
La prova finale consiste nella esposizione e discussione in seduta pubblica dell’elaborato conclusivo finalizzato a dimostrare l'autonomia di lavoro del laureando, l'acquisizione di specifiche competenze scientifiche e la capacità di elaborazione critica, su un tema proposto da uno o più docenti. La Commissione di esame finale per il conseguimento della laurea è composta da un numero di membri regolato dall’art.
14 del Regolamento Didattico di Ateneo ed è nominata dal Direttore del Dipartimento di Ingegneria Industriale o da un suo delegato. La valutazione della prova finale, espressa in centodecimi con eventuale lode, sarà effettuata dalla commissione sulla base di: 1) Correttezza, completezza e chiarezza dell'esposizione orale; 2) Indipendenza e capacità organizzativa del candidato; 3) Eventuale presenza di un contributo originale. Sulla base di questi criteri la commissione esaminatrice valuterà la prova finale con un punteggio massimo di 7 punti, che sarà sommato alla media ponderata delle votazioni e ad una valutazione globale del curriculum accademico che consente di assegnare fino ad un massimo di 3 punti Per assegnare la lode è necessaria l'unanimità della commissione ed una media ponderata pari o superiore a 104/110, comprensiva dei punteggi aggiuntivi.
Lo studente che desidera iscriversi al Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica dovrà far domanda al Coordinatore del Corso di Studio che provvederà alla verifica dei requisiti curriculari stabiliti dal Regolamento Didattico del Corso di Studio. Una volta espletate tali verifiche la richiesta di iscrizione dello studente sarà valutata dal Coordinatore del Corso di Studio coadiuvato da una Commissione per la Verifica delle Competenze, che procederanno ad una verifica dell'adeguatezza della personale preparazione dello studente, sulla base della media degli esami sostenuti dallo studente e di un eventuale colloquio, il cui esito positivo consisterà nel nulla osta per l'iscrizione alla Laurea Magistrale. Tale colloquio non viene richiesto per studenti che abbiano riportato una media superiore a 24.5/25 negli esami della laurea triennale. Le procedure amministrative possono essere consultate sul sito web della Segreteria Studenti di Macroarea http://ing.uniroma2.it/area-studenti/segreteria-studenti/
Termodinamica Termometria. Teorema dell’ aumento di entropia e sorgenti entropiche. Lavoro meccanico: sistemi chiusi e aperti, trasformazioni irreversibili. Pompe di calore. Sistema aperto con più correnti entranti e uscenti. Coefficienti calorimetrici. Energia ed entalpia libera. Equazioni di Maxwell. Passaggi di stato. Exergia per sistemi chiusi e aperti. Diagramma Exergia-Entalpia. Teorema di Gouy-Stodola. Gas reali. Equazione del viriale. Equazione degli stati corrispondenti e generalizzato. Equazione di van Der Waals e altre. Funzioni termodinamiche per gas reali. Benessere ambientale e impianti di climatizzazione ad aria. Impianti motore: Diesel, a combustione mista, Stirling, Joule con compressione isoterma, Ericsson. Confronti. Cicli binari. Cogenerazione e trigenerazione. Impianti Magneto-Idro-Dinamici, chiusi e aperti. Generatori termoelettrici. Rendimento, potenza, figura di merito. Impianti frigoriferi. Criteri generali di progettazione. Camera flash, con eiettore, ad aria, per aerei. Impianti di liquefazione dei gas. Cicli ad assorbimento: frigorifero e pompa di calore. Impianti frigoriferi termoelettrici. Effetto frigorifero e rendimento, fattore di irreversibilità, ottimizzazione dei parametri. Termofluidodinamica Linee di flusso: traiettorie, di corrente e di fumo. Esempi numerici. Moto laminare e turbolento. Moto tra pareti parallele e di Couette. Perdite di carico: distribuite e concentrate. Moti stazionari e scarico da serbatoi. Equazione di Eulero. Moti non stazionari e tempi di svuotamento di serbatoi. Misura di viscosità. Metanodotto: incomprimibile, isotermo, adiabatico e con scambio di calore. Camino: isotermo e con scambio di calore. Moto comprimibile, onde di pressione e velocità del suono. Ristagno. Misure di temperatura, pressione e densità al ristagno. Ugelli di efflusso e condotti a sezione variabile con continuità. Equazione di Hugoniot. Tubi di efflusso, velocità e portata. Moto in convergente e gola, in convergente e divergente. Termocinetica Conduzione termica. Proprietà variabili. Conduzione in mezzi bifase, con generazione del calore in varie geometrie, piastra piana rettangolare. Conduzione in parete permeabile, senza e con calore generato. Conduzione a regime non stazionario in contenitori con e senza capacità termica, parete indefinita e corpo semi-infinito. Equazione generale della conduzione. Variabile di similarità. Conduzione non Fourier. Conduzione transitoria in corpo infinito, saldatura e temperatura interfacciale. Fusione e solidificazione. Irraggiamento termico. Corpi grigi in presenza o meno di gas assorbenti e riflettenti. Irraggiamento con convezione. Convezione termica. Equazione di conservazione della massa e della quantità di moto. Soluzione di Blasius e coefficienti di attrito senza gradiente di pressione. Equazione di conservazione dell’ energia. Convezione naturale.
Metodologie di analisi degli impianti di potenza: generalità sulle analisi di primo e secondo principio; analisi dei cicli di conversione dell'energia; rendimento globale e consumo specifico; combustibili; parametri caratteristici della fase di combustione; aspetti ambientali: cenni sulle emissioni termiche e gassose; gli inquinanti atmosferici regolamentati; aspetti economici: costo dell'elettricità prodotta e costo di gestione della potenza installata Principi di base della cogenerazione: fondamenti termodinamici e considerazioni applicative preliminari; rendimenti e parametrici caratteristici; panoramica nazionale sulla cogenerazione Complementi di analisi dei componenti: elementi di scambio termico e scambiatori di calore; generatori di vapore a combustibile; generatori di vapore a recupero; condensatori e rigeneratori Diagnostica e monitoraggio: principi di diagnostica e monitoraggio; metodologie di valutazione dell'off-design delle turbomacchine; metodologie di valutazione dell'off-design delle apparecchiature di scambio termico Impianti di potenza per la cogenerazione Impianti con turbine a vapore: complementi di analisi termodinamica; limiti funzionali e tecnologici degli IV; soluzioni impiantistiche e prestazioni globali; valutazione delle prestazioni a carico nominale; la regolazione della potenza; valutazione delle prestazioni a carico parziale; influenza delle condizioni operative sulle prestazioni; soluzioni impiantistiche per la cogenerazione; diagnostica e monitoraggio delle prestazioni; emissioni inquinanti e relativo trattamento Impianti con turbine a gas: complementi di analisi termodinamica; limiti funzionali e tecnologici delle TG; soluzioni impiantistiche e prestazioni globali; valutazione delle prestazioni a carico nominale; la regolazione della potenza; valutazione delle prestazioni a carico parziale; influenza delle condizioni operative sulle prestazioni; soluzioni impiantistiche per la cogenerazione; diagnostica e monitoraggio delle prestazioni; emissioni inquinanti e relativo trattamento Impianti combinati gas-vapore: complementi di analisi termodinamica; schema impiantistico di base e considerazioni generali ; soluzioni impiantistiche e prestazioni globali; valutazione delle prestazioni a carico nominale; la regolazione della potenza; valutazione delle prestazioni a carico parziale; influenza delle condizioni operative sulle prestazioni; soluzioni impiantistiche per la cogenerazione; diagnostica e monitoraggio delle prestazioni; emissioni inquinanti e relativo trattamento MCI per applicazioni stazionarie: classificazione e parametri caratteristici; soluzioni impiantistiche e prestazioni globali; valutazione delle prestazioni a carico nominale; la regolazione della potenza; la valutazione delle prestazioni a carico parziale; influenza delle condizioni operative sulle prestazioni; soluzioni impiantistiche per la cogenerazione; emissioni inquinanti e relativo trattamento Scelta e dimensionamento degli impianti di cogenerazione: la cogenerazione ad alto rendimento (CAR); caratterizzazione degli impianti di potenza in ambito CAR; metodologie per la scelta ed il dimensionamento degli impianti; esempi applicativi
1 Generalità sui fluidi: Definizione di fluido, fluidi come sistemi continui, sforzi nei fluidi, viscosità. Grandezze e unità di misura, comprimibilità, equazioni di stato e grandezze termodinamiche. 2 Statica e cinematica dei fluidi: Equilibrio di fluidi in quiete comprimibili ed incomprimibili, principio di Archimede e legge di Stevino, atmosfera standard (cenni sui misuratori di pressione). Descrizione Lagrangiana ed Euleriana, derivata materiale. Linee di corrente, traiettorie e `streaklines'. 3 Dinamica dei fluidi ed equazioni di conservazione: Concetto di sistema e volume di controllo, teorema del trasporto di Reynolds, equazione di conservazione della massa equazione di bilancio della quantità di moto, equazione di conservazione dell'energia (forme integrali e differenziali) 4 Soluzioni esatte delle equazioni di Navier-Stokes: Soluzioni piane: flusso tra lastre piane e parallele, flusso di Couette piano. Soluzione di Hagen-Poiseuille per condotti a sezione cilindrica. 5 Equazione di Bernoulli: Equazione di Bernoulli e sue applicazioni. (tubo di Venturi, tubo di Pitot). 6 Strato limite: Fenomenologia dello strato limite, equazioni di Prandtl, equazione integrale dello strato limite. Concetto di separazione, perdita di carico. 7 Forze fluidodinamiche e similitudini: Forze e coefficienti di forza, resistenza di attrito e di forma, teorema di Buckingham, analisi dimensionale e similitudine dinamica. Perdite di carico concentrate e distribuite.
http://didattica.uniroma2.it/docenti/curriculum/5216-Antonio-Tornambe
Generalità sui motori alternativi a combustione interna: Caratteristiche e classificazione, analisi termodinamica e prestazionale dei motori alternativi a combustione interna, Analisi sperimentale delle prestazioni di un motore a combustione interna. Alimentazione aria Motori 4 tempi: coefficiente di riempimento e sua valutazione; effetti quasi-stazionari; dimensionamento delle valvole; influenza di altri parametri motoristici; sistemi Variable Valve Actuation. Fenomeni non stazionari nei condotti di aspirazione e scarico: inerzia e propagazione ondosa; sistemi a geometria variabile; modelli di calcolo per il processo di alimentazione dell'aria nel motore a quattro tempi; Turbolenza (cenni); swirl, squish, tumble; motori a carica stratificata. Combustibili tradizionali ed alternativi; Proprietà dei combustibili per motori. Generalità sui combustibili; dosatura stechiometrica; potere calorifico Combustibili gassosi: gas naturale, idrogeno e miscele. bio-etanolo, bio-diesel e DME. Caratteristiche e loro impiego nei motori: soluzioni tecniche, prestazioni ed emissioni. Alimentazione Combustibile Motori Otto: carburatore (cenni); sistemi di iniezione; sonda lambda. Motori Diesel: sistemi di iniezione e iniettori; dimensionamento di massima. Prove sperimentali su un sistema di iniezione Diesel Common Rail. Combustione : Fondamenti analitici dello studio della combustione; termodinamica dei processi di combustione; calcolo della composizione chimica e della temperatura adiabatica in equilibrio; fenomeni di trasporto (cenni); cinetica chimica (cenni). Combustione nei motori Otto e Diesel. Emissioni e sistemi per il loro abbattimento; meccanismi di formazione, effetti sulla salute e sull'ambiente, misura delle emissioni; influenza dei parametri motoristici; cicli di prova e normativa; procedure e sistemi per la riduzione delle emissioni nei motori. Mobilità ecosostenibile. Principi di funzionamento dei veicoli ibridi: soluzione serie e parallelo; motori a c.i. ed elettrici impiegati; frenata rigenerativa; batterie al litio, prestazioni e prospettive. Veicoli ibridi plug-in, motori a c.i. “range extender”. Veicoli elettrici, caratteristiche e prospettive. Per tutti gli argomenti del corso verranno presentati gli strumenti di simulazione numerica
Programma del Corso di Fluidodinamica Numerica 1- Errori d'arrotondamento ed aritmetica del computer - Rappresentazione dei numeri su un calcolatore: numeri macchina (numeri in virgola mobile normalizzata) - Errori d'arrotondamento - Misura degli errori (assoluti, relativi, percentuali) - Cifre significative e cifre corrette - Aritmetica del calcolatore - Propagazione degli errori 2- Zeri di funzioni di una variabile - Metodo di bisezione - Metodo del punto fisso - Metodo di Newton 3- Approssimazione di funzioni mediante polinomi - Polinomi di Taylor - Polinomi di Lagrange - Minimi quadrati e bonta' dell'approssimazione - Polinomi di Chebyshev e Legendre 4- Derivazione - Derivazione usando punti equidistanti - Derivata prima - Derivate di ordine superiore - Formule di derivazione ad alta precisione - Derivazione usando punti non equidistanti 5- Integrazione - Integrazione di dati equidistanti - Regola dei rettangoli composta - Regola dei trapezi composta - Regola di Simpson composta - Integrazione di dati non equidistanti - Integrazione Gaussiana 6- Equazioni differenziali - Metodo di Eulero - Errore d'arrotondamento accumulato - Metodo di Taylor con tre termini - Metodo di Eulero modificato - Metodo di Runge-Kutta di ordine 4 - Relazione tra regola dei trapezi ed il metodo di Eulero modificato 7- Sistemi Lineari - Metodo di Eliminazione di Gauss - Strategie di pivot - Calcolo del determinate di una matrice usando Gauss - Metodo di Eliminazione di Gauss-Jordan - Vantaggi e svantaggi dei metodi di eliminazione 8- Metodi per la soluzione di equazioni della fluidodinamica Le lezioni saranno alternate con esercitazioni in cui i concetti teorici verranno applicati ad esempi pratici che comporteranno sia l'analisi di fenomeni fluidodinamici che la stima di grandezze di interesse ingegneristico. Particolare enfasi verrà posta sulle applicazioni riguardanti l'ingegneria meccanica e l'utilizzo dei metodi numerici alle differenze finite, elementi finiti e volumi finiti. Modalità di esame L'esame consisterà in una valutazione delle esercitazioni svolte durante l'anno ed un colloquio orale.
Robotica dei manipolatori. Manipolatore planare a 2 e a 3 link: cinematica diretta e inversa. Introduzione ai concetti di grado di libertà, ridondanza, spazio di lavoro. Rotazioni e rototraslazioni nello spazio. Angoli di Eulero. Cinematica diretta ed inversa per robot manipolatori con catena cinematica aperta. Notazione di Denavit-Hartenberg. Strutture principali di manipolatori: SCARA, SCORBOT, polso sferico, robot antropomorfo. Esercitazioni pratiche in Laboratorio di Robotica sulla cinematica diretta e inversa dello SCORBOT. Robotica mobile. Cinematica di un robot di tipo uniciclo. Controllo del moto di un robot mobile: il problema della regolazione parziale. Tecniche di localizzazione in ambiente noto: ricostruzione odometrica e filtro di Kalman esteso.
http://didattica.uniroma2.it/docenti/curriculum/5243-Giuseppe-Vairo
Tempra e trasformazione martensitica nel sistema Fe-C. Diagrammi TTT e CCT, effetto degli elementi di lega sulle temperature di trasformazione e sulle proprietà meccaniche. Trasformazione martensitica assistita da stress e indotta da deformazione plastica. Temprabilità e sua misura. Variazione delle proprietà degli acciai in funzione della temperatura di rinvenimento. Ricottura, normalizzazione e ricristallizzazione. Acciai temprabili, inossidabili (austenitici, ferritici e martensitici) e diagramma di Schaeffler: scelta della corretta tipologia in relazione all’impiego. HSLA, Dual Phase e loro applicazioni per impieghi strutturali. Ultra steels e trattamenti termomeccanici innovativi. Comportamento superelastico e a memoria di forma: leghe a base Ti e Cu e loro applicazioni (sensori di temperatura, attuatori, accoppiamenti reversibili). Diffusione, leggi di Fick e trasformazioni diffusive. Rafforzamento per precipitazione in leghe di Al per applicazioni in campo aeronautico e automobilistico. Superleghe, intermetallici e altri materiali con struttura ordinata per applicazioni ad alta temperatura. Trattamenti termomeccanici (ausforming, isoforming) ed ingegnerizzazione delle superfici: nitrurazione, cementazione, rivestimenti superficiali (CVD, PVD, etc.), shot-peening, trattamenti per ingranaggi, cuscinetti, dischi freno, valvole di scarico e rotori. Esercitazioni di laboratorio Trattamenti termici: tempra, rinvenimento, ricottura e normalizzazione. Studio mediante l’impiego di microscopia ottica, elettronica in scansione e prove di durezza delle caratteristiche meccaniche e microstrutturali. Si analizzerà il comportamento meccanico e la variazione della microstruttura di un elemento a memoria di forma CuAlNi.
SEMICONDUTTORI DI POTENZA Semiconduttori impiegati nei Convertitori statici (Diodi, BJT, MOSFET, IGBT, Tiristori, componenti Wide Bandgap di nuova generazione). Caratteristiche statiche, Comportamento transitorio, Componenti particolari. Perdite in conduzione e in commutazione. Specifiche fornite dal Costruttore. Comportamento termico, Protezioni. Circuiti di pilotaggio. Caratterizzazione dei Convertitori statici (monodirezionali e bidirezionali). Metodi di analisi dei Convertitori statici. CONVERTITORI STATICI DI POTENZA Convertitori c.c.-c.c. (Chopper): Convertitori riduttori ed elevatori. Perdite dovute alle commutazioni. Riduzione delle perdite di commutazione. Modello average. Tecniche di modulazione. Controllo a catena aperta della tensione di uscita. Controllo in tensione e in corrente a catena chiusa. Convertitori bidirezionali a due quadranti ed a quattro quadranti. Struttura a ponte e a semiponte. Convertitori c.c.-c.a. (Inverter): Inverter a ponte ed a semiponte realizzati con interruttori statici. Inverter con uscita trifase. Riduzione del contenuto armonico della tensione di uscita. Variazione dell'ampiezza della tensione di uscita. Tecniche di modulazione. Convertitori c.a.-c.c. (Rettificatori): Rettificatori a diodi alimentati da rete monofase e da rete trifase. Power Factor Correctors (PFC) alimentati da rete monofase e da rete trifase. Convertitori bidirezionali. Tecniche di controllo a catena chiusa per i PFC. Effetti sulla rete di alimentazione. Fattore di potenza Generalizzato. Conformità agli standard internazionali per la connessione dei convertitori alla rete. Convertitori pluristadio: Convertitori c.a.-c.a. Convertitori c.c.-c.c. isolati. Alimentatore switching. ESEMPI APPLICATIVI Simulazione dei convertitori elettronici con l'ausilio di Matlab-Simulink/Simpowersystem. Gruppi statici di continuità (UPS). Strutture degli UPS. Modalità di funzionamento. Gruppi a commutazione rapida e gruppi sempre in presa. Alimentazione di un carico trifase. Ridondanza. Produzione di energia elettrica con celle solari. Caratterizzazione delle celle solari. Scelta del punto di lavoro a massima potenza. Algoritmi per l’inseguimento del punto a massima potenza (MPPT). Tipi di sistemi fotovoltaici: sistemi autonomi, connessi alla rete e ibridi. Sistemi di produzione fotovoltaici. Controllo degli inverter fotovoltaici connessi alla rete.
Non presente
Definizioni generali di affidabilità, manutenibilità, manutenzione. Parametri affidabilistici: valore medio, MTTF, MTTR, varianza, Curtosis, Skewness, tasso di guasto: tipiche fasi di vita di un prodotto. Modelli teorici di distribuzioni di probabilità: Esponenziale, Gauss, Lognormale, Weibull (a due e tre parametri), SEVD, LEVD. Algebra delle variabili casuali. Inferenza statistica: analisi dei dati, concetto di stimatore. Stima del valore medio e della varianza di una popolazione gaussiana: distribuzioni del t di Student e di Pearson. Stima dei parametri della distribuzione di Weibull. Affidabilità di progetto e l'analisi sforzo resistenza: margine di sicurezza. Tempo ottimale di burn-in. Metodo Montecarlo. Prove di durata accelerata. Affidabilità per un elemento soggetto a carico ripetuto. Affidabilità dei sistemi: schemi serie e parallelo. Caso dei sistemi complessi. Criteri per migliorare l'affidabilità. Affidabilità strutture duttili e fragili. Cenni sulle distribuzioni binomiale e di Poisson. Sistemi a logica maggioritaria. Manutenzione (correttiva e preventiva), manutenibilità e disponibilità. Sistemi per migliorare l'affidabilità e la sicurezza: FMEA/FMECA, FTA, minimal cut-set. Sicurezza delle macchine: evoluzione delle normative e la direttiva macchine. I passi richiesti per la sua attuazione.
Criteri progettuali col secondo Principio della Termodinamica Generazione di entropia e distruzione di exergia: generalità. Analisi di minimizzazione della generazione di entropia in termofluidodinamica e nello scambio termico. Generazione di entropia nei flussi di fluidi. Generazione di entropia nello scambio conduttivo e convettivo. Tecniche di aumento dello scambio termico. Nuovi parametri entropici per il progetto di scambiatori di calore. Sistemi di immagazzinamento. Impianti di potenza. Impianti frigoriferi. Criogenia. Analisi e valutazione termoeconomica Concetti di base dell’analisi energetica ed exergetica. Impianti di cogenerazione. Costi. Variabili termoeconomiche. Valutazione termoeconomica. Valutazione di progetto
Il campo elettromagnetico e le leggi dell'elettromagnetismo. Ipotesi di costanti concentrate. I circuiti elettrici: equazioni costitutive e limiti di validità. I circuiti magnetici: la corrente di induzione e la tensione indotta. L'induttore ideale. Energia immagazzinata nei dispositivi magnetici. Flussi dispersi e traferri. Non linearità e saturazione. Esempio di calcolo di circuiti magnetici: problemi diretti e inversi, lineari e non lineari. Ciclo di isteresi e correnti parassite. Perdite nel ferro. L'induttore reale (caso lineare e non lineare). Il trasformatore: caso del trasformatore ideale. Schema equivalente del nucleo. Il trasformatore perfetto. Schema equivalente completo del trasformatore. Accorgimenti costruttivi. Diagramma vettoriale. Prove a vuoto e in corto circuito. Trasformatore trifase. Effetti non lineari nel trasformatore. Risposta in frequenza. Magneti permanenti ed elettromagneti. Conversione elettromeccanica dell'energia. Macchina ideale in continua. Caratteristica meccanica. Dinamo. Struttura dello statore: macchine a due poli e a più poli. Forme d'onda indotte negli avvolgimenti di armatura. Struttura del collettore. Disposizione degli avvolgimenti di armatura e disposizione delle spazzole. Macchine con avvolgimenti di campo in serie e in parallelo. Cenni sulla reazione d'armatura. Avviamento delle macchine in corrente continua e frenatura elettrica. Caratteristiche di alcuni motori usati per trazione. Macchine sincrone. Caratteristiche costruttive dell'indotto e del rotore: disposizione degli avvolgimenti. Funzionamento dell'alternatore a vuoto e sotto carico. Reazione di armatura. Funzionamento dell'alternatore in corto circuito. Alternatori in parallelo. Funzionamento della macchina sincrona come motore e come condensatore rotante. Campi di applicazioni del motore sincrono.Il campo rotante e le macchine asincrone. Motori asincroni: scorrimento e rendimento di conversione. Caratteristica meccanica e avviamento del motore. Reazione di indotto e circuito equivalente. La macchina asincrona come generatore. Campi di applicazione del motore asincrono.
Introduzione e aspetti scientifici di base. Cenni di chimica-fisica riguardanti le superfici solide alla nanoscala. Strutture a zero dimensioni: nanoparticelle. Strutture mono-dimensionali: nanowires e nanorods. Strutture bidimensionali: film sottili. Metodi di sintesi: Sintesi di tipo bottom-up e top-down. Meccanismi di autoassemblaggio. Nanostrutture fabbricate con tecniche chimiche e fisiche. Metodi di caratterizzazione: strutturale, chimica e fisica. Proprietà innovative alla nanoscala e campi industriali di applicazione. Compatibilmente con il tempo ed il numero di studenti si cercherà di effettuare anche delle prove sperimentali inerenti alcuni argomenti svolti a lezione.
il corso si articolerà sui seguenti contenuti: - parte generale: 1) nozioni di base: disciplina della garanzia patrimoniale e peculiarità della crisi dell’impresa. Procedure concorsuali: evoluzione storica e inquadramento del sistema vigente; ambito di applicazione. Crisi e insolvenza; 2) soluzioni negoziali: piani attestati di risanamento, accordi di ristrutturazione dei debiti, concordato preventivo, concordato fallimentare; 3) fallimento; 4) procedure amministrative della crisi (cenni): amministrazione straordinaria e liquidazione coatta amministrativa; 5) procedure di risoluzione della crisi da sovraindebitamento (cenni). - parte speciale: 1) il finanziamento dell’impresa in crisi; 2) l’esercizio interinale dell’impresa durante le procedure concorsuali. Ulteriori informazioni sul corso e sulle lezioni, in particolare sui casi discussi in aula, saranno rese disponibili attraverso le pagine del corso all’indirizzo: http://didattica.uniroma2.it
Programma di Calcolo Automatico Dei Sistemi Meccanici: Strumenti numerici di base: Computer Aided Engineering, richiamo di calcolo matriciale, soluzione di sistemi lineari sovradeterminati, sottodeterminati e ben definiti; metodi per la risoluzione di grandi sistemi di equazioni lineari Elementi di base del metodo degli elementi finiti: Tipologia di problemi affrontabili mediante la tecnica degli elementi finiti, legame costitutivo lineare, metodi dei coefficienti di rigidezza o di flessibilità Elementi finiti a formulazione analitica: Elemento asta, barra di torsione, trave in flessione (Eulero) nel piano, trave completa nel piano e nello spazio, cambio sistemi di riferimento; assemblaggio di elementi finiti e numerazione, trattamento dei vincoli esterni ed interni; condensazione statica della matrice di rigidezza; sottostrutturazione e sottomodellazione Elementi finiti a formulazione approssimata: Formulazione mediante Principio dei Lavori Virtuali; formulazioni alternative: variazionali o Ritz, residui pesati (Galerkin, collocamento, minimi quadrati); Elementi lineari; elemento trave Timoshenko e fenomeno del loking; elemento membrana piano a tre e quattro nodi; elemento membrana piano a 8 9 nodi o uso di più gradi di libertà per nodo; elemento piastra di Mindling e fenomeno del locking; elementi assialsimmetrici; elemento solido a quattro nodi Elementi finiti isoparametrici: Uso di coordinate naturali, integrazione numerica, integrazione selettiva; Patch test Problemi dinamici: matrici di massa concentrate e distribuite; risoluzione problema autovalori; metodi di integrazione diretta; risposta armonica Problemi non lineari: Algoritmi risolutivi; Stress stiffening; non linearità geometrica e Buckling; materiali non lineari; contatto.
Modellazione avanzata assistita dal calcolatore: Tecniche di modellazione di forme organiche. Superfici di suddivisione, sculpting, modellazione diretta. Deformatori. Strutture lattiginose e modellazione generativa. Diagrammi di Voronoi. Integrazione in ambienti CAD. Modellazione di forme anatomiche. Addestramento su applicativi software commerciali per la ricostruzione di forme organiche. Ingegneria Inversa. Metodologie di ricostruzione delle forme geometriche. Sistemi di scansione. Processamento della nuvola di punti acquisiti. Ricostruzione funzionale e organica. Triangolazione di Delaunay. Problemi di fitting di curve e superfici a partire da nuvole di punti. Metodologie di ricostruzione manuale e assistita di superfici complesse. Esercitazioni di laboratorio sull’impiego di uno scanner senza contatto e di un tastatore a braccio meccanico per l’acquisizione di forme meccaniche e organiche. Simulazione avanzata: Meccanismi cedevoli. Modelli cineto-dinamici pseudo-rigidi. Simulazione di meccanismi cedevoli con tecniche multibody. Condensazione di Craig-Bampton. Metodi full-flex. Problemi di contatto. Applicazione dei meccanismi cedevoli in ambito protesico. Esercitazioni sulla progettazione di meccanismi con membri flessibili. Addestramento su applicativi software commerciali. Metodologie di ottimizzazione strutturale e prototipazione rapida. Requisiti ed esigenze per la progettazione di parti per la stampa 3D. Tolleranze e limiti morfologici. Modellazione solida di parti per la stampa 3D. Scelta dei parametri di costruzione. Influenza dei parametri di costruzione sulle proprietà meccaniche e funzionali dei prototipi. Problemi di ottimizzazione topologica. Metodi SIMP, evolutivi e Generative design. Costi di fabbricazione e problemi di sostenibilità operazionale e economica. Esercitazione di laboratorio sulla progettazione e prototipazione rapida di un componente industriale. Tecniche avanzate di simulazione immersiva e interattiva. Realtà Virtuale e Aumentata. Sistemi aptici a ritorno di forza. Interfacce naturali. Solutori a impulsi sequenziali per la simulazione interattiva in tempo-reale. Esercitazioni di laboratorio sulla creazione di una simulazione immersiva in realtà virtuale/aumentata. Miscellanea di casi di studio di assiemi industriali affrontati con tecniche multidisciplinari di progettazione assistita dal calcolatore.
Programma di Costruzione Di Macchine: 1. Analisi delle tensioni nei rotori 1.1 Analisi delle tensioni nei dischi sollecitati in campo lineare elastico. Generalità; teoria unidimensionale del disco sottile; equazioni di equilibrio e di congruenza; equazione differenziale generale del disco rotante soggetto a campo termico; disco di spessore costante (forato e non forato, variamente sollecitato, soggetto anche a campo termico nonché caratterizzato da variazione della massa volumica lungo il raggio); disco forato a profilo iperbolico variamente sollecitato nonché soggetto a campo di temperatura; disco di uniforme resistenza; disco a profilo conico forato e non forato, di densità costante o variabile lungo il raggio, variamente sollecitato anche da temperatura; disco di spessore variabile secondo una potenza di una funzione lineare di densità costante o variabile lungo il raggio, variamente sollecitato anche da temperatura; disco avente profilo arbitrario: metodo di Timoshenko- Grammel e metodo di Manson; disco di spessore costante e disco di spessore variabile secondo una potenza di una funzione lineare, soggetti ad accelerazioni angolari; verifiche di resistenza dei dischi rotanti e concentrazioni di tensione; normative inerenti agli organi rotanti delle macchine. 1.2 Analisi delle tensioni nei cilindri rotanti sollecitati in campo lineare elastico. Generalità ed equazioni fondamentali; solido cilindrico con estremità vincolate od illimitatamente esteso nella direzione del suo asse, soggetto a campo centrifugo ed a campo termico; solido cilindrico di lunghezza finita con estremità libere e soggetto a campo centrifugo ed a campo termico (tensioni, per effetto di bordo, alle estremità libere); solido cilindrico di lunghezza finita, pieno e con estremità libere, soggetto a transitorio termico. 1.3 Analisi delle tensioni nei dischi sollecitati oltre lo snervamento. Generalità e limiti della trattazione per materiali non incrudenti: disco forato e disco non forato, stati di tensione nella zona elastica ed in quella plastica, tensioni residue da overspeeding e velocità angolare di esplosione. Due metodi generali per materiali incrudenti: metodo di Millenson- Manson, come estensione del metodo di Manson al campo elastoplastico; metodo analitico generale. Utilizzazione progettuale della plasticizzazione e fattore di progetto limite. 2. Analisi delle tensioni nei solidi cilindrici soggetti a pressione ed a gradiente di temperatura lungo lo spessore. 2.1 Solidi cilindrici a parete sottile sollecitati in campo elastico. Generalità; solidi cilindrici soggetti a pressione interna e/o esterna: stati di tensione e di deformazione, criteri di resistenza e loro confronto, relazioni di progetto e di verifica; instabilità dei solidi cilindrici soggetti a pressione esterna, anche in presenza di errori iniziali; instabilità dei solidi cilindrici soggetti a carico assiale: instabilità globale ed instabilità locale. Tensioni termiche da gradiente di temperatura lungo lo spessore. 2.2 Solidi cilindrici in parete spessa sollecitati in campo elastico. Generalità; solidi cilindrici soggetti a pressione interna e/o esterna: stati di tensione e di deformazione, criteri di resistenza e loro confronto, relazioni di progetto e di verifica; solidi cilindrici soggetti a gradiente di temperatura lungo lo spessore; cilindri coassiali accoppiati con interferenza e loro ottimizzazione; calettamento forzato di un mozzo su di un albero ed effetto della forza centrifuga; strutture cilindriche e serbatoi multistrato e loro ottimizzazione. 3. Analisi delle tensioni nelle piastre. 3.1 Piastre rettangolari Flessione pura della piastra rettangolare lunga: equazione differenziale di governo e sua integrazione. Flessione pura di piastre rettangolari di dimensioni finite, correlazioni tra momenti flettenti e curvatura, casi particolari di flessione pura, limiti della teoria per piccoli spostamenti e tensioni termiche in piastre con i bordi incastrati. Piastra rettangolare soggetta a carichi laterali nell’ipotesi di piccoli spostamenti. 3.2 Piastre circolari Equazione differenziale delle piastre circolari assialsimmetriche, soggette a carichi laterali e sua integrazione. Piastra circolare caricata uniformemente, piastra circolare caricata concentricamente, piastra circolare caricata al centro e correzione della teoria elementare per tener conto del taglio. 3.3 Piastre circolari di spessore non uniforme Equazioni differenziali e loro integrazione per piastre circolari di spessore non uniforme. Cenni su: piastra di Pichler e piastra di Conway, variazione dello spessore con legge proposta da Vivio e Vullo. 4. Analisi delle tensioni in strutture a guscio. 4.1 Teoria della membrana per gusci di rivoluzione Generalità e teoria della membrana per un guscio di rivoluzione. Correlazioni tra caratteristiche della sollecitazione e caratteristiche della tensione in una struttura a guscio e tra caratteristiche della deformazione e curvatura e torsione della superficie. Gusci di rivoluzione caricati assialsimmetricamente: teoria della membrana. Vari casi di gusci di rivoluzione diversamente caricati. Cenni ai gusci di uniforme resistenza. Spostamenti e rotazioni nei gusci di rivoluzione caricati simmetricamente. 4.2 Teoria generale (o flessionale) del guscio cilindrico soggetto a carichi aventi simmetria assiale Generalità e relazioni fondamentali. Guscio cilindrico lungo soggetto a carichi concentrati ad una estremità. Guscio cilindrico vincolato ai bordi e soggetto a pressione interna uniforme. Guscio cilindrico lungo soggetto a carico concentrato, uniformemente distribuito in una sezione circolare. Guscio cilindrico lungo soggetto a carico distribuito su un tratto di lunghezza finita. Analisi di un guscio cilindrico rinforzato con anelli equidistanziati. 5. Contenitori a pressione Generalità. Contenitore cilindrico a pressione con fondi piani: fondo rigido e fondo deformabile nel suo piano. Contenitore cilindrico a pressione con fondi piani: fondo deformabile nel suo piano e piano medio non coincidente con il piano della giunzione. Contenitore cilindrico a pressione con fondi preformati a curva meridiana generatrice emisferica, torosferica o semiellittica. Il problema della discontinuità in un contenitore cilindrico a pressione con fondi a curva meridiana generatrice semiellittica. Contenitore a pressione a forma di toro. Riferimenti normativi sui solidi cilindrici e serbatoi a pressione.
Introduzione alle tecnologie non convenzionali Processi non convenzionali: Water jet e abrasive water jet. Chemical machining ed ECM. Fascio elettronico. Lavorazioni ad ultrasuoni. Elettroerosione. Processi e sorgenti laser. Plasma. Additive manufacturing e stampa 3D. Materiali polimerici: Proprietà. Estrusione. Stampaggio ad iniezione. Stampaggio per soffiaggio e rotazionale. Termoformatura. Polimeri ad alte prestazioni. Materiali compositi: Compositi a matrice polimerica. Struttura e proprietà. Tecnologie di produzione. Processi automatici. Caratterizzazione. Materiali innovativi: Materiali cellulari. Nanomateriali. Smart materials e materiali a memoria di forma. Tecnologie estetiche e ingegneria delle superfici.
Indicatori di performance dell'Operations Management OEE e la sua riduzione Gestione e miglioramento dei processi produttivi Gli approcci Lean Manutenzione Sicurezza sul lavoro
http://didattica.uniroma2.it/docenti/curriculum/3719-Luciano-Cantone
rogramma di Tecnica Delle Costruzioni Meccaniche: SYLLABUS Composite materials: an overview about composites; micromechanics and homogenisation techniques; Classical Laminated Plates Theory; failure criteria ofr composites and laminates. Assembling strategies for composite parts. FEM analysis: an overview about finite element method (FEM); pre processing: CAD model de-featuring, model/geometry associativity; solution strategies; FEA models troubleshooting and validation; post processing: representation of field results on the mesh, local inspection of stress results, animations, generation of tables and x-y plots. Guidelines for the production of technical documentations of a mechanical project: how to prepare a report and how to present the result of a project using a digital presentation. A full project will be executed by teams of students in strict cooperation with the teacher during the course; specific topics will be defined at the beginning of the lessons. ACQUIRED KNOWLEDGE At the end of this course the student will be able to use a commercial FEA code for the design of a complex mechanical component (system); will be able to produce and present the technical documentation related to the project; will master the basic notions for the structural design of composite material parts. PREREQUISITES Calcolo Automatico Dei Sistemi Meccanici, Costruzione di Macchine
Gli argomenti principali trattati durante il corso sono indicati qui di seguito: 1) Introduzione. Rapporti giuridici di impresa e economia di mercato. L’attività di impresa nel sistema del diritto privato. Organizzazione dei fattori della produzione e organizzazione della produzione giuridica. “Potere” e rischio di impresa. I contratti di scambio nel mercato dei beni e servizi. La provvista di risorse finanziarie: dal contratto di scambio alla partecipazione sociale (rinvio). “Fattispecie” e discipline dell’attività di impresa nel codice civile e nel diritto comunitario. Imprese pubbliche. Impresa e gruppi di società. 2) Il diritto della concorrenza. Fonti comunitarie e nazionali nel diritto antitrust. Gli obiettivi della disciplina. Il divieto di aiuti di Stato. Antitrust e impresa pubblica. Il mercato rilevante Intese restrittive della concorrenza. Abuso di posizione dominante. Concentrazioni. La concorrenza sleale. 3) I diritti di privativa e la “proprietà industriale”. Le dinamiche concorrenziali tra innovazione e imitazione. La tutela dell’innovazione tecnologica: segreto e brevetto; l’invenzione brevettabile; il contenuto della privativa. La tutela dei prodotti dell’industria culturale: il diritto d’autore. I diritti di privativa sui segni distintivi: il marchio di impresa e gli altri segni distintivi Ulteriori informazioni sul corso e sulle lezioni sono resi disponibili attraverso le pagine del corso all’indirizzo: http://didattica.uniroma2.it
Innovazione tecnologica nei processi e importanza della ricerca. Panoramica e classificazione dei processi avanzati e speciali come processi di produzione additivi con un overview dei principali processi/sistemi (SLM, EBM, ecc.). Materiali innovativi e intelligenti (materiali cellulari metallici e polimerici; materiali a memoria di memoria: leghe, polimeri e compositi) con panoramica sui processi di produzione e test. Fondamenti dei fenomeni superficiali e dell'interazione su superfici (interazione liquido-solida): angolo di contatto e bagnabilità, adesione alle superfici; stabilità e crescita superficiale. Trattamenti superficiali: tecniche PVD, rivestimenti avanzati (depositi nanostrutturati e nano-compositi, strati autolubrificazione, superfici gerarchiche), trattamenti termochimici. Comportamento in funzione dei componenti rivestiti: resistenza all'usura e all’ attrito. Processi e strutture di sinterizzazione (nello stato solido, con fase liquida, sotto pressione). Test di laboratorio con garanzia di qualità e verifica per ispezione: metodologie per caratterizzare materiali e processi avanzati, metodo Taguchi, statistica di controllo, controlli distruttivi e non distruttivi (NDT). Sperimentazione in laboratorio di parte dei processi e dei metodi studiati.
PROPRIETÀ DEI FLUIDI TECNICI Proprietà termofisiche dei fluidi agenti nelle macchine (gas, miscele di gas, gas umidi e saturi, liquidi, vapori) e correlazioni per il loro utilizzo nel calcolo delle macchine a fluido, dei sistemi di conversione dell'energia e delle relative apparecchiature di scambio termico. Impiego di software per il calcolo delle proprietà termodinamiche dei fluidi tecnici. Combustione: proprietà termodinamiche dei principali combustibili e dei prodotti della combustione. TURBOMACCHINE MOTRICI E OPERATRICI Richiami su triangoli di velocità, lavoro di stadio, grado di reazione; elementi di dimensionamento; architettura di macchine multistadio e problematiche di progetto. Turbine a vapore: rendimento, tenute, linea di espansione; layout di macchina, determinazione del numero degli stadi; applicazioni. Turbine a gas: layout dell’impianto, caratteristiche e configurazione del compressore e dell'espansore; applicazioni. Compressori: configurazione di stadio e di macchina per compressori assiali e centrifughi mono- e multistadio; applicazioni. APPARECCHIATURE DI SCAMBIO TERMICO Elementi di progettazione di apparecchiature di scambio termico proprie degli impianti a vapore: condensatori, rigeneratori, generatori di vapore a combustibile (GVC) e a recupero (GVR). Disamina delle problematiche fenomenologiche e funzionali; individuazione delle specifiche tecniche e lineamenti di calcolo per il dimensionamento delle apparecchiature e delle superfici di scambio termico. COMPORTAMENTO “FUORI PROGETTO” DI COMPONENTI E SISTEMI ENERGETICI Criteri di similitudine e loro utilizzo nel progetto, verifica e sperimentazione in scala ridotta ed in scala 1:1 nelle macchine dinamiche operatrici e motrici e nelle apparecchiature di scambio termico. Similitudini (geometrica, cinematica, dinamica, agli scambi termici, etc.) e associati indici di forma. Gruppi adimensionali di variabili; parametri corretti e loro utilizzo. Definizione dei parametri caratteristici prestazionali di macchine e apparecchiature di scambio termico e correlazioni esistenti tra di loro. Richiami sulle curve caratteristiche dimensionali ed effettive. Fuori progetto delle turbomacchine motrici e operatrici: compressori e pompe dinamiche; espansori a gas e a vapore. Fuori progetto di apparecchiature di scambio termico a convezione e a irraggiamento e applicazione a condensatori, rigeneratori, GVC e GVR. Elementi per il calcolo del fuori progetto di sistemi energetici: applicazione alle turbine a gas mono e bialbero, agli impianti a vapore e ai cicli combinati. Lineamenti e implicazioni fenomenologiche alla base della regolazione di componenti e di sistemi di conversione termomeccanica dell’energia. Modellazione e analisi del comportamento dinamico di componenti e sistemi energetici mediante software Simscape.
http://didattica.uniroma2.it/docenti/curriculum/5136-Angelo-Spena
Equazioni fondamentali Equazione di conservazione della massa e della quantità di moto. Simmetria tensore degli sforzi. Relazione costitutiva fluidi newtoniani. Equazione di Navier Stokes per flussi incomprimibili. Condizioni al bordo. Condizione di Navier e lunghezza di scorrimento. Forma adimensionale equazioni di Navier-Stokes. Numero di Reynolds. Equazione di Stokes, linearità e simmetrie. Cenni al teorema di Purcell sul nuoto dei microorganismi. Flusso di Poiseuille. Moto Browniano Diffusione di particelle in un fluido. Equazione di conservazione. Equazione di Langevin per il moto di un singolo colloide. Teorema di fluttuazione dissipazione. Metodi numerici per equazioni differenziali stocastiche. Elettroidrodinamica Sistema completo di equazioni per trasporto specie cariche. Equazione di Poisson-Boltzmann. Lunghezza di Debye. Flusso elettroosmotico ideale in un canale piano. Flussi elettroosmotici in nanopori. Applicazioni per biosensori e blue energy. Tensione superficiale e dinamica delle interfacce Definizione di tensione superficiale. Equazione di Laplace. Equazione di Young e angolo di contatto. Stati di Cassie e di Wenzel. Legge di Jurin. Lunghezza di capillarità. Instabilità Taylor-Rayley. Cenno ai modelli continui per flussi bifase (Continuum force model). Cenni su tecniche di simulazione atomistica. Turbolenza Descrizione in spazio di Fourier. Produzione, trasferimento e dissipazione di energia cinetica turbolenta. Teoria di Kolmogorov per turbolenza omogenea e isotropa. Scala di Kolmogorov. Equazioni mediate alla Reynold e problema della chiusura.
Le lezioni riguarderanno i seguenti argomenti: 1. Introduzione alla produzione additiva (AM) La filosofia della produzione di strati e la sua giustificazione economica; Classificazione delle tecniche AM; Le ragioni economiche alla base della diffusione delle tecniche AM; applicazioni e tendenze future. 2. Tecniche AM e polimeri per la produzione di componenti di componenti polimerici Introduzione sui polimeri; consolidamento e proprietà dei polimeri lavorati da AM; Processo di fotopolimerizzazione in vasca e polimeri; processi AM basati sull'estrusione di materiali e polimeri; processi AM a letto di polvere (Sinterizzazione laser selettiva e Multi Jet Fusion) e polimeri; consolidamento e proprietà dei polimeri lavorati da AM 3. Tecniche AM e metalli per la produzione di componenti di componenti metallici Materie prime metalliche per AM: produzione e caratterizzazione polveri, processi Powder Bed Fusion (fusione laser selettiva, fusione con fascio di elettroni, ecc.); Deposizione di energia diretta (deposizione laser di metalli, produzione additiva di fasci di elettroni, stampa joule, ecc.); Estrusione di materiali (diffusione atomica AM, deposizione di metallo legato) e Binder Jetting. Microstruttura e proprietà delle leghe di alluminio per AM; Microstruttura e proprietà degli acciai per AM.Microstruttura e proprietà del titanio per AM; Microstruttura e proprietà delle leghe di nichel per AM; Microstruttura e proprietà dei compositi a matrice metallica (MMC) 4. Progettazione per la produzione additiva Ottimizzazione della progettazione del pezzo mediante tecniche numeriche (ottimizzazione della topologia e progettazione generativa); Orientamento delle parti e strutture di supporto; Requisiti e specifiche di produzione 5. Integrazione con i processi convenzionali per la finitura di componenti metallici prodotti mediante manifattura additiva. La formazione si concentrerà sull'approccio Design for Additive Manufacturing (DFAM) che verrà applicato per la definizione della forma dei componenti in materiali polimerici/metallici. Inoltre, verranno proposte attività di laboratorio per la caratterizzazione delle polveri, l'analisi della fluidità del PSD, la porosità e le crepe di campioni sfusi e la caratterizzazione microstrutturale.
Effetto della velocità di deformazione nella deformazione plastica ad alta e bassa temperatura di metalli con diverso reticolo cristallino. Deformazione per esplosione. Determinazione dell’equazione costitutiva e della finestra di lavorabilità. Creep: aspetti microstrutturali e miglioramento della resistenza meccanica. Criteri per la scelta e lo sviluppo di materiali con buona resistenza al creep. Superplasticità. Fatica: aspetti microstrutturali e miglioramento della resistenza meccanica. Effetti congiunti di creep e fatica. Leghe di titanio, compositi di titanio con fibra lunga e superleghe di nichel per applicazioni aeronautiche e aerospaziali a media ed alta temperatura. Materiali metallici per basse temperature. Infragilimento: cause e rimedi. Schiume metalliche. Materiali metallici amorfi e nanostrutturati. Normativa che disciplina i requisiti generali per la competenza dei laboratori di prova (UNI EN ISO 17025).
Il corso mira a fornire una esposizione unificata dei più importanti passi nei campi della modellazione matematica e del progetto di algoritmi di controllo e stima per macchine elettriche quali: • motori sincroni a magneti permanenti • motori stepper a magneti permanenti • motori sincroni con rotore alimentato • motori ad induzione • generatori sincroni. Importanti punti di forza del corso includono: la modellazione matematica attraverso equazioni differenziali non lineari, il richiamo dei concetti di stabilità e di teoria del controllo (non lineare) così come un’estesa discussione del progetto di controlli non lineari adattativi che incorporano algoritmi di stima dei parametri (importanti per le applicazioni). Applicazioni includono: controllo ad apprendimento di manipolatori robotici e cruise control e controllo d’assetto di veicoli elettrici. (ENGLISH) The course aims to provide a unified exposition of the most important steps and concerns in mathematical modeling and design of estimation and control algorithms for electrical machines such as: • permanent magnet synchronous motors • permanent magnet stepper motors • synchronous motors with damping windings • induction (asynchronous) motors • synchronous generators. The concepts of stability and nonlinear control theory are also recalled. Important features of the course include: mathematical modeling through nonlinear differential equations as well a wide-ranging discussion of (nonlinear) adaptive controls containing parameter estimation algorithms (important for applications). Applications include: learning control of robotic manipulators and cruise control of electrical vehicles.
