Progettazione meccanica e costruzione di macchine


Lo scopo delle linee di ricerca proposte nel settore della progettazione meccanica e della costruzione di macchine è lo studio delle sollecitazioni e della risposta dei materiali utilizzati in sistemi innovativi di turbine integrate con generatori elettrici al fine di garantire livelli di affidabilità adeguanti alle applicazioni previste. I principali fenomeni da indagare riguardano le problematiche di fatica multi assiale, la dinamica e la stabilità dei particolari rotori utilizzati, il comportamento meccanico delle giunzioni adottate, la fatica da fretting nei componenti meccanici a contatto. 

Fenomeni di fatica multiassiale 

I componenti meccanici utilizzati nella realizzazione delle parti statoriche o rotoriche meccaniche ed elettriche integrate, sono soggetti a storie di carico complesse, in grado di determinare sollecitazioni variabili multi assiali il cui effetto va studiato caso per caso. In particolare è necessario definire con analisi di tipo numerico e sperimentale la storia delle sollecitazioni, verificare l’applicabilità dei criteri di fatica multi assiale, procedere ad eventuali prove di caratterizzazione e di determinazione dei parametri di fatica multi assiale dei materiali utilizzati. 

Dinamica e stabilità dei rotori 

Nelle particolari applicazioni i rotori sono affetti da forze variabili generate da magneti permanenti. Vanno quindi approfonditi il comportamento dinamico dei rotori, le condizioni di risonanza e i campi di stabilità dei regimi di rotazione per mezzo della messa a punto di adeguati modelli di previsione e relative tecniche di verifica sperimentale. 

Comportamento meccanico delle giunzioni 

Nelle zone di giunzione dei componenti meccanici si manifestano effetti di concentrazione di tensione e, nel caso di giunti saldati, di alterazione delle caratteristiche dei materiali in grado di produrre notevoli riduzioni dell’affidabilità dei componenti. Il comportamento meccanico delle particolari giunzioni utilizzate va opportunamente modellato ed analizzato. Vanno indagati inoltre i fenomeni legati ai fattori di effetto di intaglio e l’applicabilità delle tecniche di verifica di tipo hot-spot. 

Fatica da fretting 

La fatica da fretting sorge in corrispondenza di corpi tenuti a contatto e sollecitati da forze variabili. Il fretting può in alcune condizioni portare ad una drastica riduzione della vita a fatica dell’affidabilità dei componenti meccanici. Nei rotori, laddove sono utilizzati forzamenti e fissaggi, in presenza di vibrazioni, il fretting può assumere effetti rilevanti. 
Le esperienze sviluppate nel settore della meccanica del contatto e dei parametri atti a caratterizzare l’intensità dei fenomeni di fretting saranno utilizzati per la previsione e la verifica fenomeni di fretting nei componenti previsti per la realizzazione di turbine integrate con generatori .