Meccanica dei Materiali e delle Strutture
Le attività di ricerca 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 infrastrutture e strutture”.
Tutte coerenti con il Piano Strategico Integrato del Politecnico di Milano (Polimi) e 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 della salute, componenti industriali, packaging alimentare, microsistemi, dispositivi sportivi, problemi biomeccanici.
La modellazione e la progettazione dei materiali riguarda non solo i materiali tipici dell’ingegneria strutturale, come calcestruzzo, acciaio e compositi, ma anche materiali biologici e biocompatibili, policristalli, biomimetici, materiali classificati funzionalmente e materiali ingegnerizzati caratterizzati da una specifica microstruttura interna, chiamati anche “metamateriali“.
La modellazione strutturale si concentra principalmente sui metodi di discretizzazione, utilizzando approcci classici, come il metodo dell’elemento finito e quello dell’elemento limite e metodi più avanzati, come i metodi delle particelle, la decomposizione dei domini, la discretizzazione senza rete e non locale. L’attività del gruppo comprende lo sviluppo e l’implementazione di codici informatici sequenziali e simultanei.
Negli ultimi anni il gruppo ha rivolto la sua attenzione anche allo sviluppo di modelli e metodi per l’analisi di fenomeni accoppiati, come l’interazione fluido-struttura, fenomeni multifisici, come quelli elettromeccanici o chemio-meccanici, e fenomeni multiscala. Un’importante attività del gruppo in questa linea è l’analisi e la progettazione di sistemi micro elettromeccanici (MEMS), che portano allo sviluppo di vari brevetti e allo studio di vari fenomeni non lineari a microscala in stretta collaborazione con importanti industrie del settore.
Tradizionalmente, il gruppo ha sviluppato modelli e metodi numerici per la caratterizzazione meccanica di materiali e strutture e per la loro identificazione, sia nell’ingegneria civile sia in quella industriale. Recentemente è stata concepita e sviluppata una strumentazione computerizzata per la micro-tomografia a raggi X. Per l’identificazione dei parametri dei materiali vengono utilizzate tecniche di correlazione digitale delle immagini (DIC) e di nano-indentazione. È stato installato un laboratorio per la caratterizzazione meccanica dei microsistemi attraverso test su chip (forza di trazione, flessione, frattura, prove dinamiche) e test di microtaglio. Viene utilizzato per la caratterizzazione meccanica del polisilicio in dispositivi quali accelerometri e giroscopi e per la caratterizzazione meccanica di singoli stampi.
Le attuali linee di ricerca, spesso motivate e guidate dalle esigenze della comunità degli ingegneri, sono riassunte nei seguenti punti:
- Modelli e metodi di calcolo
- Compositi, materiali avanzati, complessi e metamateriali
- Micromeccanica e Microsistemi
- Analisi inversa, identificazione e caratterizzazione del materiale
- Biomeccanica dei tessuti molli.
Il Gruppo è coinvolto in attività sinergiche con altri gruppi all’interno del Dipartimento e con gli altri Dipartimenti del Politecnico di Milano. Fa leva su un ampio e consolidato network nazionale e internazionale, che ha portato a importanti finanziamenti nell’ambito di programmi competitivi. L’impatto sulla società si misura attraverso la varietà e l’alta qualità delle attività di consulenza e ricerca sviluppate dal gruppo con partner leader del settore industriale e pubblico
Coordinatore
Gruppo di ricerca
ARDITO Raffaele
BONFANTI Alessandra
COCCHETTI Giuseppe
COMI Claudia
CORIGLIANO Alberto
CREMONESI Massimiliano
DE PONTI Jacopo Maria
ENTEZAMI Alireza
FEDELE Roberto
FLORIS Claudio
FRANGI Attilio Alberto
GHISI Aldo Francesco
GOBAT Giorgio
MARIANI Stefano
NOVATI Giorgio
PANDOLFI Anna Marina
PEREGO Umberto
ZEGA Valentina