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CARPINTERI - Meccanica Non-Lineare delle Strutture

Aggiornamento: 3 lug 2023


Analisi non lineare delle strutture

L'analisi non lineare delle strutture è un campo della meccanica computazionale che si occupa di studiare il comportamento dei sistemi strutturali in cui le deformazioni e le sollecitazioni non possono essere modellate in modo lineare. Mentre l'analisi lineare delle strutture considera solo piccole deformazioni e risposta elastica, l'analisi non lineare tiene conto di effetti come grandi deformazioni, comportamento plastico dei materiali, instabilità e contatti tra le superfici.

Nell'analisi non lineare delle strutture, i modelli matematici utilizzati possono comprendere sia l'analisi statica che quella dinamica. Tuttavia, i metodi numerici utilizzati per risolvere questi modelli diventano più complessi a causa delle non linearità presenti.

Ci sono diversi tipi di non linearità che possono essere considerate nelle strutture. Alcuni esempi includono:

  1. Non linearità geometrica: tiene conto delle grandi deformazioni e delle rotazioni che possono influire sul comportamento strutturale. In questa analisi, i parametri geometrici vengono aggiornati iterativamente per tener conto delle deformazioni non lineari.

  2. Non linearità materiale: considera il comportamento plastico dei materiali strutturali. I modelli dei materiali possono includere il fenomeno di scorrimento plastico, isteresi, indurimento o ammorbidimento.

  3. Non linearità di interfaccia: si riferisce all'analisi di strutture con contatti, ad esempio le unioni saldate o le interazioni tra un componente e un terreno. In questo caso, gli effetti di aderenza, attrito e separazione devono essere considerati.

  4. Non linearità dovuta a carichi e vincoli: comprende il comportamento non lineare dovuto all'applicazione di carichi esterni o di condizioni di vincolo. Ad esempio, possono essere considerati carichi variabili nel tempo, carichi ciclici o condizioni di vincolo che cambiano durante l'analisi.

Per affrontare l'analisi non lineare delle strutture, vengono utilizzati metodi numerici avanzati come il metodo degli elementi finiti (MEF), il metodo degli elementi discreti (DEM), il metodo degli elementi di contorno (BEM) e altri. Questi metodi richiedono l'iterazione tra le fasi di soluzione del sistema di equazioni non lineari e l'aggiornamento delle condizioni di carico e dei parametri del modello fino al raggiungimento di una soluzione convergente.

L'analisi non lineare delle strutture è fondamentale per comprendere il comportamento reale di molte strutture e componenti sotto carichi complessi. È ampiamente utilizzata nell'ingegneria civile, meccanica, aerospaziale e altre discipline per valutare la sicurezza, la durabilità e l'ottimizzazione delle strutture in condizioni reali di funzionamento.


ALBERTO CARPINTERI. Professore Ordinario di Scienza delle Costruzioni nel Politecnico di Torino (1986-2023), ha ricoperto i ruoli di Direttore del Dipartimento di Ingegneria Strutturale (1989-1995) e di Coordinatore dell'omonimo Corso di Dottorato di Ricerca (1990-2014). Ha presieduto le maggiori Associazioni Scientifiche Internazionali nel settore della Integrità Strutturale (ICF, ESIS, IA-FraMCoS) ed ha ricevuto premi e riconoscimenti internazionali per la sperimentazione sui materiali (ASTM, SEM, RILEM). È autore di oltre 1000 pubblicazioni, di cui oltre 500 ap. paiono come articoli su riviste internazionali, mentre oltre 50 costituiscono volumi scientifici o didattici.

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