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    Luigi GRASSIA

    Insegnamento di MATERIALI POLIMERICI E COMPOSITI

    Corso di laurea in INGEGNERIA AEROSPAZIALE, MECCANICA, ENERGETICA

    SSD: ING-IND/22

    CFU: 6,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 48,00

    Periodo di Erogazione: Secondo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    ITALIANO

    Contenuti

    Il corso fornisce agli studenti i primi rudimenti sui materiali polimerici e sui materiali compositi a matrice polimerica. Nella prima parte del corso sono affrontate le tematiche relative ai materiali polimerici e nella seconda parte quelle relative ai materiali compositi. Le tematiche affrontate riguardano la classificazione e la caratterizzazione termo-meccanica dei materiali polimerici e compositi

    Testi di riferimento

    M. R. Jones Introduction to Composites Materials

    E. Riande, R. D. Calleja, M. G. Prolongo, R. M. Masegosa, C. Salomon, Polymer Viscoelasticity

    Obiettivi formativi

    Al termine del corso, lo studente ha competenze sulle relazioni struttura-proprietà sia dei materiali polimerici e compositi a matrice polimerica. In particolare, ha acquisito conoscenze sulle principali proprietà chimico-fisiche, termiche e meccaniche in funzione delle caratteristiche molecolari ed è in grado di scegliere e caratterizzare manufatti di natura composita a matrice polimerica in funzione della loro specifica applicazione.

    Prerequisiti

    superamento dell'esame di scienza e tecnologia dei materiali per i meccanici o dell'esame di materiali aerospaziali per gli aerospaziali

    Metodologie didattiche

    n. 4 ore settimanali di lezioni frontali

    Metodi di valutazione

    esame orale

    Altre informazioni



    Programma del corso

    La struttura delle macromolecole.
    I solidi polimerici e le loro proprietà: cristalli polimerici, processi di cristallizzazione, conformazione delle macromolecole in polimeri amorfi, orientazione molecolare e stato vetroso, determinazione delle proprietà meccaniche.
    Le proprietà dei polimeri in funzione delle caratteristiche molecolari: correlazioni struttura-proprietà nei materiali polimerici.
    I materiali termoplastici e termoindurenti.
    Le proprietà elastomeriche.
    Polimeri di rilevante interesse industriale e loro applicazioni:
    " termoplastici;
    " termoindurenti;
    " fibre;
    " elastomeri;
    " tecnopolimeri;
    " compositi.
    Polimeri sostenibili:
    " Polimeri biodegradabili
    " Polimeri da fonti rinnovabili
    " Degradazione dei materiali polimerici.
    Cenni alla produzione industriale e utilizzo delle suddette classi di polimeri.

    Definizione di materiale composito. Caratteristiche e campi d'applicazione. Cenni sulle varie tipologie di matrice e rinforzi. Matrici polimeriche, metalliche e ceramiche. Fibre lunghe, fibre corte, particelle. Interazione matrice-rinforzi. Frazione di volume occupato dal rinforzo. Meccanismi di trasferimento degli sforzi Meccanismi di rinforzo e tenacizzazione. Meccanismi di microcedimento. Stress termici. Previsione delle proprietà di compositi a fibre lunghe. Introduzione alla micromeccanica. Previsione del modulo elastico di un composito a fibre lunghe: regola delle miscele, regola delle miscele inversa, equazioni di Halpin-Tsai. Previsione della resistenza e delle proprietà a rottura di un composito a fibre lunghe. Previsione delle proprietà di compositi a fibre corte. Lunghezza critica. Previsione del modulo elastico di un composito a fibre corte: equazioni di Halpin Tsai. Cennie della Teoria della laminazione.

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    The course provides the first rudiments on polymeric materials and polymer matrix composites. In the first part of the course the issues related to polymeric materials are addressed and in the second part those relating to composite materials. The topics addressed concern the classification and the thermo-mechanical characterization of polymeric and composite materials

    Textbook and course materials

    M. R. Jones Introduction to Composites Materials

    E. Riande, R. D. Calleja, M. G. Prolongo, R. M. Masegosa, C. Salomon, Polymer Viscoelasticity

    Course objectives

    At the end of the course, the student should have the skills on the structure-property relationships of both polymer materials and polymer matrix composites. In particular, he should have acquired knowledge on the main chemical-physical, thermal and mechanical properties as a function of the molecular characteristics and he is able to choose and characterize products of a polymeric matrix composite nature according to their specific application.

    Prerequisites

    passing the exam of material science and technology for the mechanical students the exam of aerospace materials for the aerospace students

    Teaching methods

    n. 4 hours per week of lectures

    Evaluation methods

    oral examination

    Other information



    Course Syllabus

    The structure of macromolecules.
    Polymeric solids and their properties: polymeric crystals, crystallization processes, conformation of macromolecules in amorphous polymers, molecular orientation and vitreous state, determination of mechanical properties.
    The properties of polymers as a function of molecular characteristics: structure-property correlations in polymeric materials.
    Thermoplastic and thermosetting materials.
    The elastomeric properties.
    Polymers of significant industrial interest and their applications:
    "Thermoplastic;
    "Thermosetting;
    "Fibers;
    "Elastomers;
    "Engineering plastics;
    "Composite.
    Sustainable polymers:
    "Biodegradable polymers
    "Polymers from renewable sources
    "Degradation of polymeric materials.
    Overview of industrial production and use of the aforementioned classes of polymers.

    Definition of composite material. Characteristics and fields of application. Notes on the various types of matrix and reinforcements. Polymeric, metallic and ceramic matrices. Long fibers, short fibers, particles. Matrix-reinforcement interaction. Volume fraction occupied by the reinforcement. Effort transfer mechanisms Reinforcement and toughening mechanisms. Microcedimento mechanisms. Thermal stresses. Forecasting the properties of long fiber composites. Introduction to micromechanics. Prediction of the elastic modulus of a long fiber composite: mixture rule, reverse mix rule, Halpin-Tsai equations. Prediction of resistance and breakdown properties of a long fiber composite. Forecast of the properties of short fiber composites. Critical length. Prediction of the elastic modulus of a short fiber composite: Halpin Tsai equations. Cennie of lamination theory.

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