Scheda programma d'esame
COSTRUZIONE DI APPARECCHIATURE CHIMICHE
BERNARDO DISMA MONELLI
Anno accademico2020/21
CdSINGEGNERIA CHIMICA
Codice203II
CFU9
PeriodoSecondo semestre

ModuliSettoreTipoOreDocente/i
COSTRUZIONE DI APPARECCHIATURE CHIMICHEING-IND/14LEZIONI90
BERNARDO DISMA MONELLI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Il corso di Costruzione di Apparecchiature Chimiche si prefigge di fornire al laureato magistrale in Ingegneria Chimica le conoscenze necessarie per eseguire il progetto strutturale e costruttivo di componenti e in modo particolare dei componenti tipicamente impiegati nell'industria chimica quali, a titolo esemplificativo, colonne di distillazione, scambiatori di calore, recipienti in pressione in genere e tubazioni.

Knowledge

The course objective is to provide the student with the knowledge for designing structural components with a special emphasis for those parts typically used in chemical plants, such as pressurized vessels, pipelines, heat exchangers, and the like.

Modalità di verifica delle conoscenze

Valutazione attraverso esercizi in classe, due prove in itinere e della successiva prova orale, prevista nel pre-appello estivo, e della prova scritta e della successiva prova orale previste in ciascuna sessione di esame.

Assessment criteria of knowledge

Knowledge assessment will be carried out by classroom exercises, two midterm written tests and oral examination at the end of the course, and by written test and oral examination during each exam session.  

Capacità

Al termine del corso lo studente sarà in grado di eseguire il progetto strutturale e costruttivo di un generico componente strutturale. In modo particolare lo studente avrà maturato una piena padronanza riguardo a:

  1. identificazione e stima dei carichi agenti
  2. identificazione delle condizioni di vincolo e stima delle reazioni vincolari
  3. stima dello stato di sollecitazione cui è soggetto il materiale
  4. metodologie di calcolo per il dimensionamento e la verifica dei componenti

 

Skills

At the end of the course, the student will be able to perform the design of any structural components. In more detail, the student will be able to:

  1. identify and estimate acting loadings
  2. identify and estimate constraint conditions and reaction forces
  3. estimate the state of stress and strain acting into the material
  4. correlate the stress and strain states to the corresponding damage mechanisms and make the right choices in order to prevent them. 
Modalità di verifica delle capacità

Nell'ambito delle esercitazioni previste, gli studenti verranno periodicamente invitati a eseguire il progetto strutturale e costruttivo di componenti di particolare interesse nell’ambito dell’industria chimica.

Assessment criteria of skills

Student will be invited to solve exercises which are real case study of special interest for Chemical Engineering during lab sessions.

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Per seguire il corso in modo proficuo, lo studente deve disporre di una conoscenza consolidata in fisica, analisi matematica, disegno tecnico industriale, scienza e tecnica delle costruzioni e in scienza e ingegneria dei materiali.

Prerequisites

Prerequisites:

  1. Physics.
  2. Calculus.
  3. Engineering and machine drawing.
  4. Strength of materials.
  5. Material science.

 

Indicazioni metodologiche

Il corso viene svolto attraverso lezioni ed esercitazioni frontali durante le quali il docente si potrà avvalere anche della proiezione di slide e filmati per integrare quanto contenuto nei testi di riferimento.

Periodicamente verranno svolte delle esercitazioni in cui gli studenti saranno invitati a risolvere in modo autonomo uno o più problemi con il supporto del docente. 

Durante il corso e attraverso la piattaforma E-learning verranno proposti agli studenti degli esercizi di progettazione da risolvere la cui soluzione dovrà essere inviata, sempre attraverso la piattaforma E-learning, al docente per la correzione e la successiva discussione in aula. 

Lo studente potrà interagire con il docente utilizzando il ricevimento settimanale oppure attraverso il forum dedicato nella piattaforma E-learning.

La frequenza al corso, sebbene non obbligatoria, è vivamente raccomandata.

Teaching methods

Face to face lectures and classroom exercises, even with the support of slides. Student will be periodically invited to solve classroom exercises proposed by teacher individually.  

Homework assignment through the E-learning platform.

The course attendance, though not mandatory, is strongly recommended

 

 

Programma (contenuti dell'insegnamento)
  1. Meccanica dei materiali
  • Comportamento meccanico dei materiali (prova di trazione e curva s-e, proprietà tensili, comportamento duttile e fragile, effetti della temperatura e della velocità di deformazione sulla curva s-e, prove di flessione a tre e quattro punti, durezza Brinell, Vickers e Rockwell, resilienza Charpy e Izod, transizione duttile-fragile).
  • Meccanica della Frattura Lineare Elastica (fenomenologia, approcci di Griffith e Irwin, stato tensionale all’apice di un difetto, modi di frattura, fattore di intensità degli sforzi, fattore di forma, tenacità a frattura del materiale, limiti della MFLE).
  • Fatica nei materiali metallici (fenomenologia, curva di Wöhler, legge di Basquin, parametri che influenzano la curva di Wöhler, accumulo lineare del danno e conteggio rainflow, fatica multiassiale, Gough-Pollard, avanzamento di fessure per fatica, legge di Paris).
  • Creep nei materiali metallici (fenomenologia, curve di creep e regimi di creep, legge di Norton, parametro di Larson-Miller e rilassamento).   
  1. Comportamento meccanico delle lastre (cilindri spessi pressurizzati con o senza interferenza, autoforzamento).
  2. Comportamento meccanico dei gusci (teoria membranale per i gusci di rivoluzione assialsimmetricamente caricati).
  3. Giunzioni bullonate (descrizione e componenti degli accoppiamenti filettati, momento di serraggio, modalità di cedimento di un collegamento filettato, calcolo ad attrito, diagramma triangolare, analisi di collegamenti bullonati, azioni di scorrimento e di distacco, dimensionamento/verifica a fatica di elementi filettati).
  4. Giunzioni saldate (classificazione delle giunzioni saldate, giunzioni a piena penetrazione e a cordone d’angolo, calcolo di giunzioni a piena penetrazione e a cordone d’angolo caricate staticamente, criterio della sfera mozza, calcolo a fatica delle giunzioni saldate).
Syllabus
  1.   Mechanics of materials
  • Mechanical behavior of materials (tension test, stress-strain curve, tensile properties, brittle and ductile behavior, bending tests, hardness, notch impact toughness, brittle-to-ductile transition).
  • Linear Elastic Fracture Mechanics (phenomenology, modes of fracture, Griffith and Irwin theories, stress state analysis at the crack tip, Stress Intensity Factor, material toughness, LEFM validity).
  • Fatigue of metallic materials (phenomenology, Wöhler curve, Basquin law, parameters affecting the fatigue behavior, linear damage rule and rainflow counting, multiaxial fatigue, Gough-Pollard, fatigue crack growth, Paris law).
  • Creep (phenomenology, constant-load creep curve, creep regimes, Norton law, Larson-Miller parameter, relaxation).
  1. Mechanical behavior of membrane (pressurized thick wall cylinders, interference fits, and autofrettage).
  2. Mechanical behavior of shells (axisymmetric shells)
  3. Bolted joints (bolted joint description and components, failure modes, bolt tightening and initial tension, frictional resistance, bolt behavior with external join-separating and sliding forces, bolt selection for static and fatigue loads).
  4. Welded joints (classifications, design of welded joints under static and fatigue loads). 
Bibliografia e materiale didattico

- Mechanical behavior of materials, N.E. Dowling.

- Machine Component Design. 5th Ed. International Student Version, R.C. Juvinall, K.M. Marshek.

- Lezioni ed esercitazioni di tecnica delle costruzioni meccaniche Vol. II, M. Beghini.

- Calcolo matriciale delle strutture 2, Pitagora Editrice Bologna, F. Cesari.

- Resistenza dei materiali, V.I. Feodosev.

- Materiale didattico fornito dal docente.

Il materiale didattico utilizzato per integrare quanto contenuto nei libri di testo viene fornito agli studenti tramite la piattaforma E-learning.

 

Bibliography

- Mechanical behavior of materials, N.E. Dowling.

- Machine Component Design. 5th Ed. International Student Version, R.C. Juvinall, K.M. Marshek.

- Lezioni ed esercitazioni di tecnica delle costruzioni meccaniche Vol. II, M. Beghini.

- Calcolo matriciale delle strutture 2, Pitagora Editrice Bologna, F. Cesari.

- Resistenza dei materiali, V.I. Feodosev.

Lecture notes will be provided using E-learning platform.

 

Indicazioni per non frequentanti

Non sono previste variazioni in merito a programma, bibliografia e modalità di esame per studenti non frequentanti.

Non-attending students info

None

Modalità d'esame

Durante le sessioni di esame stabilite dalla Scuola, l'esame finale è composto da una prova scritta e da una prova orale che devono essere sostenuti nell'ambito dello stesso appello.

La prova scritta (durata della prova: 3 ore), consiste nella soluzione da parte dello studente in modo autonomo di tre esercizi. Per sostenere la prova scritta è obbligatorio iscriversi all'appello tramite il portale Valutami e aver compilato il questionario per la valutazione del corso.

La prova scritta è superata se lo studente svolge in modo pienamente corretto almeno due esercizi. La prova scritta superata non è valida per gli appelli successivi.

La prova orale, della durata media di trenta minuti, consiste in un colloquio con il docente durante il quale lo studente deve dimostrare, rispondendo a domande e eventualmente anche attraverso la soluzione di esercizi, di possedere tutte quelle conoscenze necessarie all'esecuzione di un progetto strutturale e costruttivo.

Si può accedere alla prova orale solo se viene superata la prova scritta. Per sostenere la prova orale è obbligatorio iscriversi all'appello tramite il portale Valutami.

La prova orale non è superata se lo studente mostra di non possedere le conoscenze necessarie per l’esecuzione di un progetto strutturale e costruttivo, non si esprime in modo chiaro e non utilizza la terminologia corretta. Il mancato superamento della prova orale implica il dover sostenere di nuovo la prova scritta.

 

Assessment methods

Written and oral tests during each exam session. 

Written tests (3h) consist of 3 exercises to be solved by the student individually. The written test is passed if two exercises are fully solved at least. Written test successful passed does not remain valid for the next exam sessions.

Individual oral examination, lasting 30 minutes approximately, where the student must demonstrate to be able to perform the preliminary design of structural components by answering the teacher's questions and solving exercises. 

Lecture notes, textbooks, and the like are not allowed during the examination.  

Ultimo aggiornamento 17/09/2020 08:07