Attività formative e di ricerca

The course is geared towards the training of doctoral students in the field of industrial engineering. The course covers the fundamental topics of fuel injection (and fuel handling) for internal combustion engines. Considering the contents and the level of teaching, the course is suitable for those who intend to operate both in the field of academic research and in the field of industrial research. The course covers the following areas of knowledge: Basic and advanced knowledge on the functional characteristics of high pressure injection systems for reciprocating engines and gas turbines. Analysis of the dynamic behavior of electro-hydraulic and purely hydraulic injection systems. Main experimental techniques for fuel rate of injection and spray diagnostics. Alternative fuels and their impact on injection system behavior.  Acquisition of the skills required to model diesel injection systems and components (lumped parameter approach and 3-D CFD approach)

The course is geared towards the training of doctoral students in the field of industrial engineering. The course covers the fundamental topics of hydraulics and fluid-power. Considering the contents and the level of teaching, the course is suitable for those who intend to operate both in the field of academic research and in the field of industrial research. Among the various themes, the course covers the following areas of knowledge: Basic and advanced knowledge on the functional characteristics of hydraulic components in stationary conditions. Analysis of the dynamic behavior of hydraulic components and hydraulic systems; stability analysis of integrated systems (based on mechanical, hydraulic and electric subcomponents). Acquisition of the skills required to design hydraulic and pneumatic components and systems, in complex architectures. Design of hydraulic systems for industrial automation and mechatronics

Il corso consentirà all’Allievo di approfondire temi sulle misure di grandezze meccaniche e termiche variabili nel tempo. Verranno esaminate le caratteristiche dinamiche della strumentazione e dei sistemi di acquisizione automatica, assieme all’illustrazione dei principali linguaggi di programmazione per strumenti di misura. Verranno inoltre esaminate alcune problematiche connesse alle principali metodologie di misura e di analisi dei dati derivanti da misure dinamiche (forza, vibrazioni e accelerazione, pressione, ecc.).

Il corso consente all’Allievo di approfondire temi sulla qualità delle misure sperimentali, con particolare riferimento a grandezze fisiche di tipo meccanico e termico. In particolare, vengono richiamati i criteri per la selezione dei componenti della catena di misura, sulla base di un approccio integrato che tiene conto, oltre che delle caratteristiche metrologiche di maggior rilievo e dei principi di funzionamento dei dispositivi, anche della valutazione dei requisiti propri del contesto applicativo. Vengono esaminati aspetti e concetti generali in merito ai requisiti e alla gestione dei processi di misura e della conferma metrologica della strumentazione, insieme alla redazione di relazioni tecnico-scientifiche. Trova inoltre spazio l’illustrazione delle principali problematiche connesse al processo di taratura dei sistemi di misura, anche con riferimento a casi di studio appartenenti a contesti industriali e di ricerca applicata.

Il corso è finalizzato a descrivere il processo di sviluppo di un prodotto innovativo all’interno dei processi aziendali di gestione dell’innovazione. Si discutono i vari criteri di classificazione delle innovazioni e la dinamica dei processi di innovazione. Si descrivono le fasi del processo di sviluppo di un prodotto innovativo analizzando modalità di esecuzione, problematiche e rischi di ciascuna di esse, adottando un approccio sistemico e ponendo l’enfasi sul punto di vista manageriale-aziendale. Si conclude il corso con l’analisi di casi di studio ed esempi applicativi accennando anche alle problematiche specifiche della creazione di startup innovative.

Nel corso saranno illustrati i modelli più utilizzati per lo studio delle vibrazioni di piastre e gusci. Una volta introdotti gli elementi base di geometria differenziale di curve e superfici si esporranno le diverse ipotesi cinematiche che sono alla base delle differenti teorie (Kirchhoff-Love e Reissner-Mindlin). Tramite gli opportuni legami costitutivi si perverrà alle equazioni della dinamica dalle quali si calcoleranno modi, frequenze proprie e la risposta a un generico carico dinamico attraverso la tecnica dell’analisi modale. In particolare verranno illustrate le applicazioni ai gusci più comunemente utilizzati come i gusci cilindrici, sferici e conici.

Il corso ambisce a fornire le basi per l’utilizzo di materiali plastici nei processi di lavorazione del fuso. Attenzione sarà, in particolar modo, posta sulle tecniche di preparazione di compound con sistemi bivite corotante. Saranno, inoltre, affrontate con approccio sperimentale le principali tecniche di lavorazione del compound con enfasi sui processi di estrusione e stampaggio. Infine, si introdurranno gli studenti all’impiego delle principali tecniche di caratterizzazione termo-meccaniche di semilavorati e dei prodotti finiti in plastica ingegnerizzata

Il corso si prefigge di fornire modelli e metodi per il design e l’analisi di turbomacchine operanti con fluidi reali. Saranno presentate e discusse le principali equazioni di stato per gas reali, si considererà come tener conto della presenza di umidità e come modellizzare miscele di gas e vapori. A partire da specifiche prestazionali e da vincoli prestabiliti di progetto, si discuterà il dimensionamento ottimizzato di turbomacchine operanti con tali fluidi, si affronterà l’analisi delle stesse in condizioni di fuori progetto. Inoltre, sarà affrontato il tema della regolazione della macchina e delle sue caratteristiche di funzionamento ai carichi parziali. Il corso consta in ore frontali di insegnamento in aula e di attività di laboratorio di carattere numerico che lo studente svolgerà in base ad uno specifico caso studio assegnato.

Efficienza energetica e comfort microclimatico sono aspetti differenti di uno stesso problema, quello della sostenibilità energetico-ambientale del patrimonio edilizio, il quale assorbe circa il 40% delle fonti energetiche convenzionali. Il problema diventa maggiore quando si parla di edifici esistenti, che in Italia costituiscono circa l’85% del patrimonio edilizio totale. Diviene quindi essenziale avviare un processo di riqualificazione ambientale, energetica ed economica dell’intero settore, attraverso la scelta di tecnologie costruttive e impiantistiche appropriate dal punto di vista dell’integrazione e della compatibilità con il patrimonio esistente. Per questa ragione, è fondamentale realizzare una precisa anamnesi delle caratteristiche strutturali, materiche e costruttive dei sistemi tecnologici ed impiantistici che costituiscono il fabbricato. La diagnosi energetica indica un insieme di attività di rilievo, raccolta e analisi delle prestazioni del sistema edificio-impianto, allo scopo di individuare l’efficienza, le carenze e le cause di eventuali vulnerabilità dell’immobile. Per queste ragioni, il corso illustra le tecniche diagnostiche strumentali oggi disponibili per comprendere meglio il comportamento degli edifici.

Il corso si pone l’obiettivo di fornire criteri e metodologie per la gestione di sistemi per produzione di potenza elettrica e termica. Altro obiettivo principale del corso è introdurre metodologie generali per l’impostazione di modelli funzionali, economici e ambientali di componenti elementari (apparecchiature di scambio termico, macchine, combustori, ecc.) e di impianti per la produzione di potenza termica ed elettrica. Nell’ambito del corso saranno presentate tecniche per il riconoscimento dello stato di funzionamento, per la diagnostica e per la stima del consumo di vita di macchine e apparecchiature. Il dottorando, alla fine del corso, sarà in grado di impostare l’analisi di problemi di gestione a livello di singolo impianto e di parchi di centrali e di valutarne il risultato economico. Sarà altresì in grado di impostare modelli simulatori di componenti e impianti per la pianificazione della produzione in relazione alle politiche di gestione che si intendono adottare.

The course provides the fundamentals related to the modelling of thermo-fluid dynamic processes in reciprocating engines and in after-treatment devices. Different modelling approaches are presented and analyzed in detail with a focus on the phenomena in the intake/exhaust systems, in the cylinder (combustion development) and on the main thermo and fluid dynamic processes involved in the devices used to abate the environmental impact of reciprocating engines (noise and pollutants emission in the atmosphere).

Performance, exhaust emissions and noise radiation of reciprocating engines and gas turbines fueled by biodiesel blends: biomass and biofuels (feedstock and conversion technologies); analysis of the fuel characteristics in the frame of their employment; biodiesel blends; study of the combustion process with a focus on performance, pollutants formation and noise emission; analysis of the effect of engine operative conditions; aftertreatment systems for the environmental impact reduction: characterization of specific devices and evaluation of their performance

Introduction to Micro and Nano Technology. Properties of Silicon. Anisotropic characteristics at the macro and mesoscale. Generalized Hooke’s Law. Mesoscopic physics from Classic to Quantum Physics. Survey on  the new materials, technologies and experimental facilities in Nanotechnology. MEMS and compliant mechanisms. The pseudo-rigid body equivalent mechanism (PREM). The center of relative rotation between two adjacent pseudo-rigid bodies. Large deflections analysis of constant-curvature cantilever beams. Position of the pole of the displacement: numeric and closed-form solutions. The new CSFH (Conjugate-Surfaces Flexure Hinge). MEMS Applications. Performance analysis, construction, design rules, tribological problems in silicon MEMS. Sensors: Capacitive, Optical, Piezoresistive, Piezoelectric, Compliant structure. IMU and sensor fusion. Actuators: Thermal, Electrostatic, Piezoelectric, Magnetic. Harvester, fluidic MEMS, Microvalves, Micropumps, Microgrippers, Gyroscopes, and in general Micromechanisms. Microfluidics applications: breakdown of continuum theory in fluidics, the no-slip and slip condition, slip in liquids, forces at interfaces, mixing, stirring and diffusion in low Reynolds number Fluids, implementing micromixers, fluid propulsion, electrokinetic effects, micofluidics components and applications. Energy harvesters: basic related physical considerations, the main components of an energy harvester: energy capturer, transducers (electromagnetic, piezoelectric, electrostatic), power conditioning, energy storage; application areas. NEMS Applications. Nanodevices. Doubly clamped CNT based resonator and other nanodevices. NEMS fabrication approaches: top-down and bottom up. Surface micromachining. Self-assembly. CNT synthesis methods. Basic properties of NEMS. NEMS attributes: Q and Operating power levels. Single CNT-based transducers and their applications.

Il corso si prefigge l’obiettivo di fornire le metodologie per l’individuazione delle cause di rottura di componenti meccanici, in particolar modo in ambito automobilistico. Dopo una breve introduzione sui tipi di rotture che si possono presentare nei principali componenti utilizzati in ambito automobilistico, si analizzeranno le principali cause di rotture meccaniche. Attraverso lo studio di esempi pratici, verranno illustrare le principali metodologie da seguire per una ricostruzione sistematica delle cause di rottura. In ambito automobilistico questa analisi può risultare utile nello stabilire se un componente abbia ceduto a causa di un incidente o, viceversa, se la sua rottura sia stata la causa del sinistro. Un’ultima parte del corso è dedicata ai principali sistemi di diagnosi che possono essere di ausilio nello studio proposto

Il corso sviluppa le tematiche della progettazione degli esperimenti (Design of Experiments – DOE) andando a fornire una introduzione alla scelta del design nelle varie situazioni sperimentali (piani di screening, di caratterizzazione, di ottimizzazione). Verranno quindi introdotti i piani fattoriali (completi e frazionati) e le superfici di risposta. L’attività si svolgerà anche attraverso esercitazioni che utilizzando software di analisi permettano una valutazione dei risultati dei  piani sperimentali anche dal punto di vista statistico.

Nel Corso in questione si insegna nel dettaglio ad utilizzare nei propri progetti il metodo BIM, ovvero la rappresentazione digitale parametrica delle caratteristiche fisiche, tecniche e funzionali relative al sistema edificio-impianti dalla diagnosi energetica, al dimensionamento, rappresentazione fino al suo ciclo di vita. Il corso ha l’obiettivo di avviare lo studio di fattibilità, il dimensionamento e le progettazione degli impianti in modalità BIM multidisciplinari. Partendo dalla collaborazione interdisciplinare, passando attraverso l’organizzazione di modelli aggregati e federati, il manuale affronta il workflow professionale per produrre i modelli BIM delle tre sottodiscipline – impianti meccanici (HVAC), idraulici ed elettrici – ricavandone le basi dai progetti architettonici.

Nuclear medicine is the use of radionuclides in medicine for diagnosis, staging of disease, therapy and monitoring the response of a disease process. it is also a powerful translational tool in the basic sciences, such as biology and in pre-clinical medicine. Developments in nuclear medicine are driven by advances in this multidisciplinary science that includes physics, chemistry, computing, mathematics, pharmacology and biology.

The course will provide basic elements of nonlinear theory of elasticity and an overview of applications with the finite-element method. Course content: Introduction to the general theory of elasticity. Variational formulation for hyperelastic materials and Material Indifference Principle Isotropic nonlinear elasticity. Rivlin-Ericksen representation Theorem. Homogeneous deformations on a prismatic solid. Materials with internal constraints. Traction of an incompressible bar. Rivlin’s cube. Inflation of a hollow sphere. Wrinkling and instability occurring in an elastic halfspace. Some of these examples will also be treated using the finite element method.