alberto.corigliano@polimi.it
Gruppo di Ricerca
BONFANTI Alessandra
COCCHETTI Giuseppe
COMI Claudia
CORIGLIANO Alberto
CREMONESI Massimiliano
DE PONTI Jacopo Maria
FEDELE Roberto
FRANGI Attilio Alberto
GAZZOLA Chiara
GHISI Aldo Francesco
MASOERO Enrico
MARIANI Stefano
NOVATI Giorgio
PANDOLFI Anna Marina
PEREGO Umberto
ROSAFALCO Luca
ROSSO Michele
TORZONI Matteo
VIZZACCARO Alessandra
ZEGA Valentina
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ricercatori
Meccanica dei Materiali e delle Strutture
Le attività della Sezione contribuiscono alle aree di ricerca del Dipartimento “Strutture e infrastrutture” e “Materiali e meccanica dei materiali”. In particolare, le attività si concentrano sui temi di ricerca “Meccanica teorica, applicata e computazionale dei materiali e delle strutture”, “Analisi sperimentale e modellazione dei materiali e delle strutture”, “Materiali innovativi per strutture e infrastrutture”.
Le aree di ricerca sono coerenti con il Piano Strategico Integrato del Politecnico di Milano e sono mirate ad accrescere l’impatto attraverso l’alta qualità della formazione e della ricerca (nazionale e internazionale), con particolare attenzione al trasferimento tecnologico e alla responsabilità sociale.
La ricerca comprende in generale la modellazione teorica e numerica, la progettazione e la sperimentazione di materiali e strutture. Esempi di applicazioni sono: strutture e infrastrutture civili, monitoraggio strutturale, componenti industriali, packaging alimentare, microsistemi, dispositivi sportivi, protesi e dispositivi biomeccanici.
La modellazione e la progettazione dei materiali riguardano i materiali tradizionali dell’ingegneria strutturale, come calcestruzzo, acciaio, materiali compositi e materiali innovativi quali biologici e biocompatibili, policristalli, materiali biomimetici, materiali a gradiente di funzionalità e i “metamateriali”, materiali ingegnerizzati caratterizzati da una specifica microstruttura.
La modellazione strutturale riguarda principalmente metodi di discretizzazione basati su approcci classici come il metodo degli elementi finiti ed il metodo degli elementi di contorno e più avanzati come il metodo particellare per problemi di fluido dinamica e di interazione fluido-struttura, metodi di decomposizione di dominio, metodi di discretizzazione mesh-free e non-locali. L’attività del gruppo include lo sviluppo e l’implementazione di codici di calcolo.
Recentemente, il gruppo ha rivolto l’attenzione allo sviluppo di modelli e metodi per l’analisi di problemi accoppiati, ad esempio di interazione fluido-struttura, fenomeni multi-fisica, ad esempio elettro-meccanici e chemo-meccanici, e problemi multi-scala. Un’importante attività del gruppo riguarda lo studio e la progettazione di microsistemi elettro meccanici (MEMS), tale attività ha portato a vari brevetti ed allo studio di molti fenomeni non lineari alla micro-scala, in stretta collaborazione con importanti industrie del settore.
Il gruppo ha tradizionalmente sviluppato modelli numerici e metodi per la caratterizzazione meccanica di materiali e strutture e la loro identificazione, nell’ambito delle ingegnerie civili ed industriali. Recentemente è stata messa a punto una strumentazione computerizzata per la micro-tomografia a raggi X. Inoltre, il gruppo fa uso delle tecniche di Digital Image Correlation e nano-indentazione per l’identificazione di parametri di materiali. E’ stato creato un laboratorio per la caratterizzazione meccanica di microsistemi, utilizzato per la caratterizzazione di silicio policristallino ed altri materiali utilizzati ad esempio in micro accelerometri e micro giroscopi.
Le attuali attività di ricerca sono riassumibili nelle seguenti cinque linee:
- Modelli e metodi computazionali
- Materiali compositi, materiali innovativi e metamateriali.
- Micromeccanica e microsistemi
- Analisi inversa, identificazione e caratterizzazione sperimentale di materiali.
- Biomeccanica di tessuti molli.
La Sezione di Meccanica dei Materiali e delle Strutture è coinvolta in modo sinergico in altre attività con altri gruppi del Dipartimento e con altri Dipartimenti del Politecnico di Milano. Può inoltre contare su un’estesa e consolidata rete di relazioni nazionali ed internazionali. L’impatto del gruppo è misurabile mediante la varietà e la qualità delle attività di ricerca e di consulenza sviluppate con importanti partners nel settore industriale e pubblico e mediante i notevoli finanziamenti ottenuti nel contesto di bandi competitivi.
Struttura della ricerca
La ricerca contribuisce all’area Dipartimentale “MATERIALI E MECCANICA DEI MATERIALI”, i.e., “Meccanica teorica, applicata e computazionale di materiali e strutture”. Il gruppo ha sviluppato e continua a sviluppare nuovi modelli e metodi per la modellazione e simulazione di problemi non lineari e multi-fisica in meccanica dei solidi, strutturale e di interazione fluido-struttura.
- Meccanica e dinamica stocastica. Implementazione e validazione di modelli costitutivi per il comportamento non lineare di materiali: elasto-plasticità e danneggiamento , meccanica della frattura quasi-fragile e duttile, delaminazione.
- Formulazione ed implementazione di elementi finiti per continui, membrane e gusci in cinematica finita, elementi finiti di interfaccia per delaminazione e frattura.
- Analisi, sviluppo e implementazione di metodi alternativi di discretizzazione: elementi di contorno, elementi particellari, metodi mesh-free, NURBS, elementi finiti multi-grid.
- Metodi per la riduzione dei tempi di calcolo: decomposizione di dominio, riduzione d’ordine di modelli.
- Sviluppo di tecniche sperimentali avanzate e codici di calcolo per Digital lmage Correlation per il processamento di immagini digitali bi e tri-dimensionali (da raggi X , micro CT), finalizzate alla diagnostica ed al monitoraggio di materiali e strutture a diverse scale, da combinarsi con modelli meccanici e tecniche di identificazione parametrica.
Il gruppo lavora in stretta collaborazione con altri Dipartimenti del Politecnico di Milano (in particolare con i gruppi MOX e GEO–MOX del Dipartimento di Matematica), con importanti industrie del settore e possiede molti contatti nazionali ed internazionali.
La ricerca contribuisce all’area Dipartimentale “MATERIALI E MECCANICA DEI MATERIALI”, i.e., “Analisi sperimentale e modellazione di materiali e strutture”. Il gruppo di ricerca ha sviluppato una notevole esperienza ed è tuttora molto attivo nell’identificazione parametrica di modelli complessi e nello sviluppo di tecniche sperimentali
per la caratterizzazione dei materiali alla piccola e micro-scala. Identificazione di parametri e modelli. Sviluppo di algoritmi per l’identificazione di parametri di modelli costitutivi e di danno strutturale mediante l’uso di filtri di Kaiman. Analisi per la diagnostica di componenti strutturali. Tecniche sperimentali avanzate per la caratterizzazione dei materiali. Sviluppo di tecniche sperimentali per la caratterizzazione dei materiali di tipo non tradizionale. Uso di Digitai lmage Correlation per la caratterizzazione di legami coesivi e per il monitoraggio di delaminazione . Sviluppo di tecniche di diagnostica non-distruttiva mediante nano-indentazione .
Sviluppo di modelli di organi in tessuto soft, specifici per il paziente, mediante identificazione di geometria, materiali ed azioni. Il gruppo lavora in collaborazione con il Dipartimento di Chimica (Mechanobiology Lab, Polymer Engineering Lab), con il Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali (Aerospace Materials and Technologies group), con il Dipartimento di Meccanica (Manufacturing Sytems & Quality group) e il Dipartimento di Architettura, Ingegneria delle Costruzioni e del Costruito.
La ricerca contribuisce all’area Dipartimentale “MATERIALI E MECCANICA DEI MATERIALI”, i.e., “Materiali innovativi per infrastrutture e strutture”. Il gruppo lavora allo studio di nuovi materiali ed alla formulazione di modelli per la descrizione del loro comportamento complesso. Formulazione di leggi costitutive per il comportamento complesso di materiali. 
Materiali compositi ed innovativi per applicazioni di bio-meccanica , geo-meccanica e strutturali. Sviluppo di modelli costitutivi per il danno multi-fase indotto da fenomeni chimici e fisici e di modelli visco-plastici per la simulazione di processi di laminazione a caldo. Micro meccanica di compositi porosi fibro-rinforzati, visco-elasto-plastici e policristalli fragili. Sviluppo di modelli costitutivi per materiali biologici anisotropie complessi, come cristalli liquidi, materiali a gradiente di funzionalità, materiali biomimetici, elettro-attivi. Studio teorico, modellazione, simulazione e sperimentazione per nuovi metamateriali, come ad esempio auxetici e cristalli fononici. Il gruppo lavora in stretta collaborazione con altri Dipartimenti del Politecnico di Milano (Dipartimento di Meccanica, Gruppo Manufacturing Systems & Quality, Laboratorio di Sicurezza dei Trasporti; Dipartimento di Chimica: Gruppi Trattamento delle superfici e +LAB 30 Printing), con importanti industrie del settore e possiede molti contatti nazionali ed internazionali.
La ricerca contribuisce all’area Dipartimentale “MATERIALI E MECCANICA DEI MATERIALI” i.e., “Meccanica teorica, applicata e computazionale di materiali e strutture”. Il gruppo di ricerca ha lavorato intensamente ed è ancora molto attivo nello studio di fenomeni meccanici e multi-fisica in microsistemi. 
Caratterizzazione meccanica ed affidabilità di microsistemi (MEMS e NEMS). Modellazione e progetto di microsistemi (MEMS and NEMS). Micro-dispositivi per la caratterizzazione meccanica sperimentale alla micro-scala. Interazione fluido gassoso – struttura alla micro-scala. Analisi di fenomeni dissipativi (frattura, fatica, termo-elasticità) e di adesione spontanea. Simulazione degli effetti di impatti accidentali. Analisi e progetto di microsistemi e sensori inerziali usati in molte applicazioni, fra le quali anche la diagnosi di strutture composite e di infrastrutture. Accelerometri, giroscopi, magnetometri, risonatori, micro-specchi, micro piezo-trasduttori ad ultrasuoni. Il gruppo lavora in stretta collaborazione con altri Dipartimenti del Politecnico di Milano (Dipartimento di Elettronica, gruppo di microsensori e microsistemi intelligenti; Dipartimento di Chimica, gruppo di Trattamento delle Superfici ; Dipartimento di Meccanica, gruppi di Misure, Meccanica dei Sistemi, e Materiali per Applicazioni Meccaniche; Dipartimento di Fisica, Femtosecond Laser Micromachining group), con importanti industrie del settore e possiede molti contatti nazionali ed internazionali.
La ricerca contribuisce all’area Dipartimentale “MATERIALI E MECCANICA DEI MATERIALI”, i.e., “Meccanica teorica, applicata e computazionale di materiali e strutture”. Il gruppo è attivo nella modellazione e nella simulazione di tessuti biologici molli con particolare riguardo alla biomeccanica dell’occhio e di muscoli lisci.
Particolare esperienza è stata accumulata nello sviluppo di modelli per materiali anisotropi in cinematica finita, nella generazione di geometrie dedicate basate su immagini ottiche, in procedure di identificazione multi-obiettivo che coinvolgono la geometria, i materiali, e le azioni, nella simulazione di test clinici in-vivo e nella chirurgia dedicata al paziente, tenendo conto dell’accoppiamento fluido-solido e della modellazione micro-meccanica di patologie di tessuti legate alla degenerazione della struttura del tessuto. Il gruppo lavora in stretta collaborazione con oftalmologi, clinici, e produttori di macchine laser, nonché con il laboratorio LABS (Laboratorio delle Strutture Biologiche) del Dipartimento di Chimica del Politecnico di Milano.
