Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale

Sezione 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, chiamata 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 che 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 Polimi. Fa leva su un ampio e consolidato network nazionale e internazionale, che ha portato a important 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

Ricercatori

FWCI (2014-2018)

Galleria della Sezione