-
VULLO VINCENZO
(
programma)
– Gli argomenti principali trattati durante il corso sono indicati qui di seguito:
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; verifichedi 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 nonincrudenti: 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; instabilità dei solidi cilindrici soggetti a torsione; instabilità dei solidi cilindrici soggetti a flessione; 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.
2.3 Solidi cilindrici in parete spessa soggetti a pressione interna e sollecitati oltre lo snervamento
Equazioni differenziali generali per materiale lineare elastico-perfettamente plastico e stati di tensione nella zona plastica ed in quella elastica, tensioni residue da sovrappressione e pressione limite di resistenza; utilizzazione progettuale della plasticizzazione; riserva plastica e fattore di progetto limite; tecniche di autofrettaggio; overstressing ed overstrain; snervamento retrogrado e condizioni per averlo; tensioni residue in presenza di snervamento retrogrado.
2.4 Solidi cilindrici a parete spessa, in stato elasto-plastico o viscoso da scorrimento a caldo in condizioni stazionarie
Generalità e richiami sullo scorrimento a caldo (creep). Modelli di creep in condizione di tensione uniassiale, costante e variabile. Effetti della multiassialità dello stato di tensione. Analisi delle tensioni di stato plastico o viscoso. Campo di deformazione misto, plastico ed elastico.
3. Analisi delle tensioni nelle piastre e nei gusci in parete sottile
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. Piastre circolari di spessore non uniforme: piastra di Pichler e piastra di Conway .
3.3 Strutture a guscio
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.
3.4 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 del guscio cilindrico corto. Analisi di un guscio cilindrico rinforzato con anelli equidistanziati.
3.5 Contenitori cilindrici 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.
4. Calcolo degli ingranaggi
4.1 Ingranaggi elicoidali per trasmissioni tra assi paralleli o sghembi
Proprietà cinematiche fondamentali delle ruote elicoidali per trasmissioni tra assi paralleli o sghembi; calcolo delle grandezze cinematiche delle coppie elicoidali per assi paralleli o sghembi; determinazione dell’arco di azione e larghezze utili delle ruote; forze agenti sugli assi delle ruote e rendimento; dentature corrette per assi sghembi.
4.2 Ingranaggi conici per trasmissioni tra assi convergenti o sghembi
Proprietà cinematiche fondamentali delle ruote coniche per trasmissioni tra assi convergenti o sghembi; calcolo delle grandezze cinematiche delle ruote coniche per trasmissioni tra assi convergenti o sghembi; forze agenti sugli assi delle ruote coniche e rendimento; dentature corrette per coppie di ruote coniche per trasmissioni tra assi convergenti.
4.3 Coppia vite senza fine-ruota elicoidale
Generalità e richiami fondamentali; condizione affinché un punto sia di contatto; vite a spirale: determinazione della superficie dei contatti; vite ad evolvente: determinazione della superficie dei contatti; limitazione dei denti della ruota ed interferenza; forze agenti sugli assi della ruota e della vite e rendimento; cenni sul taglio della vite e della ruota; proporzionamento della vite e della ruota e configurazioni costruttive dei riduttori a vite.
– V. Vullo, F. Vivio, “Rotors: Stress Analysis and Design”, Springer, ISBN: 978-88-470-2561-5, 2013;
– V. Vullo, “Circular Cylinders and Pressure Vessels: Stress Analysis and Design”, Springer, ISBN: 978-3-319-00689-5, 2014;
– V. Vullo, “Riferimenti normativi sui solidi cilindrici”. Atti interni del Dipartimento di Ingegneria dell’Impresa, Università di Roma Tor Vergata, 2014.
– Materiale distribuito dal docente a lezione.
Testi per consultazione:
– S.P. Timoshenko, S. Woinowsky – Krieger, “Theory of Plates and Shells”, McGraw- Hill Book Co., Singapore, 1959;
– R. C. Juvinall, “Stress, Strain, and Strength”, McGraw-Hill Book Company, New York, 1967.
– R. Giovannozzi, “Costruzione di Macchine”, Vol. II, 5a Ed., Pàtron, Bologna, 1980.
– G. Niemann, H. Winter, “Elementi di Macchine”, Vol. 3°, “Riduttori a ruote dentate elicoidali, a ruote coniche, a vite. Trasmissioni a catena, a cinghie, a ruote di frizione. Frizioni, freni, ruote libere”, Ed. Scienza e Tecnica, Milano, 1986.
– G. Henriot, “Ingranaggi, trattato teorico e pratico”, Vol. I con Tavole, 2a Ed., Tecniche Nuove, Milano, 1987.
