mail unicampaniaunicampania webcerca

    Luigi GRASSIA

    Insegnamento di MECCANICA DEI MATERIALI POLIMERICI E COMPOSITI

    Corso di laurea magistrale in INGEGNERIA MECCANICA

    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 le conoscenze per utilizzare ed applicare le equazioni constitutive dei materiali polimerici e compositi. Sono esaminate in dettaglio le proprietà meccaniche, reologiche e termiche. Sono analizzati i modelli di letteratura per la previsione del comportamento dei materiali quando sottoposti a sollecitazioni di tipo termo-meccanico. Infine sono analizzati i processi di realizzazione di detti materiali e l'influenza che tali processi hanno sulle proprietà in condizioni di esercizio dei materiali medesimi

    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

    R. M. Christensen, Theory of Viscoelasticity

    Obiettivi formativi

    Gli studenti a valle del corso devono conoscere le principali equazioni costitutive (legame sforzo-deformazione) atte a descrivere il comportamento meccanico dei materiali polimerici e compositi, il comportamento degli stessi materiali al variare della temperatura in termini reologici, entalpici e volumetrici

    Prerequisiti

    n.a.

    Metodologie didattiche

    n. 4 ore di lezione frontale a settimana

    Metodi di valutazione

    Esame orale

    Altre informazioni

    n.a.

    Programma del corso

    Notizie generali sui sistemi polimerici
    Le proprietà statistiche dei polimeri in soluzione
    Solventi ideali solventi buoni e cattivi
    Le leggi di scala delle macromolecole nei vari solventi
    Il raggio di girazione
    La termodinamica delle soluzioni di polimeri
    L'entropia di mescolamento
    La teoria di Flory-Huggins
    Stato solido dei polimeri
    Polimeri cristallini
    Morfologia dei cristalli polimerici
    Meccanismi molecolari di cristallizzazione
    Determinazione del grado di cristallinità
    Cambiamenti di stato nei polimeri
    Polimeri amorfi
    La transizione vetrosa
    Il volume libero e l'equivalenza tempo-temperatura
    Determinazione della Tg
    Elastomeri. Cenni alla teoria dell'elasticità della gomma
    Proprietà viscolestiche dei polimeri
    Viscoelasticità
    Equazioni costitutive
    Principio di equivalenza tempo temperatura
    La curva maestra
    Modelli viscoelastici
    Snervamento e architettura molecolare: il modello di Eyring
    Lo snervamento in presenza di carichi multiassiali
    Introduzione ai materiali compositi
    Classificazione e caratteristiche dei materiali compisiti
    Comportamento meccanico dei materiali compositi
    Terminologia
    I vantaggi nell'utilizzo di materiali compositi in termini di peso resistenza e costi
    Comportamento macromeccanico di una lamina
    Equazioni costitutive per materiali anisotropi
    Costanti ingegneristiche di rigidezza e cedevolezza per un materiale ortotropo
    Relazioni sforzo-deformazioni nelle condizioni di stato piano di tensione per un materiale ortotropo
    Relazioni sforzo in sistemi di riferimento non principali di materiale
    Invarianti per una lamina ortotropa
    Criteri di resistenza per materiali ortotropi:criterio della massima tensione, criterio della massima deformazione, criterio di Tsai-Hill, Criterio di Tsai-Wu
    Determinazione del modulo longitudinale E1 trasversale E2, del modulo di Poisson n12 e del modulo di taglio G12
    Determinazione del modulo elastico per un composito particellare
    Determinazione della tensione di rottura di un composito nella direzione delle fibre
    Comportamento macromeccanico di un laminato
    Teoria classica della laminazione
    Casi particolari di laminati: laminanti con una sola lamina, laminati simmetrici, antisimmetrici, asimmetrici
    Resistenza di un laminato
    Sforzi interlaminari
    Processi di produzione e lavorazione dei materiali compositi
    Poltrusione
    Autoclave
    Resin Trasfer Moulding
    Modelli per la fatica nei materiali compositi

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    The course provides the knowledge to use and apply the constitutive equations of polymeric and composite materials. The mechanical, rheological and thermal properties are examined in details. Literature models for predicting the behavior of materials when subjected to thermal-mechanical stresses are analyzed.The processes of manufacturing of these materials are studied and, finally, the influence that these processes have on the properties under operating conditions of the materials is analyzed.

    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

    R. M. Christensen, Theory of Viscoelasticity

    Course objectives

    The students after the course should know the main constitutive equations (stress-strain relations) able to describe the mechanical behavior of the polymeric and composite materials, and the behavior of the same materials as function of the temperature in rheological, enthalpic and volumetric terms

    Prerequisites

    n.a

    Teaching methods

    n. 4 hours per week of lectures

    Evaluation methods

    oral examination

    Other information

    n.a.

    Course Syllabus

    General information on polymeric systems
    The statistical properties of polymers in solution
    Ideal solvents: good and bad solvents
    The scale laws of macromolecules in various solvents
    The radius of gyration
    The thermodynamics of polymer solutions
    The mixing entropy
    Flory-Huggins theory
    Solid state of polymers
    Crystalline polymers
    Morphology of polymeric crystals
    Molecular mechanisms of crystallization
    Determination of the degree of crystallinity
    Changes in status in polymers
    Amorphous polymers
    The glass transition
    Free volume and time-temperature equivalence
    Determination of the Tg
    Elastomers. Introduction to the theory of rubber elasticity
    Visco-chemical properties of polymers
    viscoelasticity
    Constitutive equations
    Equivalence principle temperature time
    The main curve
    Viscoelastic models
    Yield and molecular architecture: the Eyring model
    Yield in the presence of multi-axial loads
    Introduction to composite materials
    Classification and characteristics of the materials specified
    Mechanical behavior of composite materials
    Terminology
    The advantages in using composite materials in terms of weight, strength and costs
    Macromechanical behavior of a lamina
    Constitutive equations for anisotropic materials
    Engineering constants of stiffness and softness for an orthotropic material
    Stress-strain relations in the conditions of tension plane state for an orthotropic material
    Stress relations in non-main reference systems of material
    Invariants for an orthotropic lamina
    Strength criteria for orthotropic materials: maximum stress criterion, maximum deformation criterion, Tsai-Hill criterion, Tsai-Wu criterion
    Determination of the longitudinal E1 transversal module E2, of the Poisson module n12 and of the cutting module G12
    Determination of the elastic modulus for a particle composite
    Determination of the tensile stress of a composite in the direction of the fibers
    Macromechanical behavior of a laminate
    Classic theory of lamination
    Special cases of laminates: laminates with a single sheet, symmetrical, antisymmetric, asymmetrical laminates
    Resistance of a laminate
    Interlaminar efforts
    Production and processing processes of composite materials
    pultrusion
    Autoclave
    Resin Transfer Molding
    Models for fatigue in composite materials

    facebook logoinstagram buttonyoutube logotypelinkedin logotype