Corsi di Laurea Corsi di Laurea Magistrale Corsi di Laurea Magistrale
a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
BIOINGEGNERIA
Insegnamento
BIOMECCANICA COMPUTAZIONALE
INL1001549, A.A. 2019/20

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2018/19

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
BIOINGEGNERIA
IN0532, ordinamento 2011/12, A.A. 2019/20
N0
porta questa
pagina con te
Crediti formativi 6.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese COMPUTATIONAL BIOMECHANICS
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione (DEI)
Sito E-Learning https://elearning.dei.unipd.it/course/view.php?idnumber=2019-IN0532-000ZZ-2018-INL1001549-N0
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile PIERO PAVAN ING-IND/34
Altri docenti EMANUELE LUIGI CARNIEL ING-IND/34

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
CARATTERIZZANTE Ingegneria biomedica ING-IND/34 6.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso II Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
LEZIONE 6.0 48 102.0

Calendario
Inizio attività didattiche 30/09/2019
Fine attività didattiche 18/01/2020
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2011

Syllabus
Prerequisiti: Conoscenze di meccanica del continuo deformabile; conoscenze di calcolo numerico.
Conoscenze e abilita' da acquisire: Fondamenti teorici del metodo degli elementi finiti per il calcolo di problemi strutturali. Aspetti pratici dell’approccio computazionale a problemi strutturali, con particolare riferimento ai problemi di ambito biomeccanico. Acquisizione di capacità di analisi critica dei risultati conseguiti con analisi basate sul metodo degli elementi finiti. L’insegnamento, parallelamente ed a valle degli aspetti teorici, intende fornire le competenze necessarie alla definizione, generazione e validazione di modelli computazionali. A tal proposito, l’insegnamento prevede attività di laboratorio, finalizzate all’apprendimento di codici di calcolo utilizzati nei contesti sia della ricerca che della progettazione industriale.
Modalita' di esame: Allo studente sarà chiesto di sviluppare un lavoro personale, concordato con il docente durante il corso, concernente la soluzione di un problema di biomeccanica mediante un approccio di tipo computazionale. La prova d’esame, di tipo orale, verterà sulla discussione del lavoro svolto e delle teorie alla base dei metodi applicati.
Criteri di valutazione: Sarà valutato il rigore metodologico con il quale lo studente avrà affrontato il lavoro personale, in particolare, la capacità di analisi critica dei risultati conseguiti. In sede di esame orale saranno inoltre valutate le conoscenze delle basi teoriche come termine essenziale per la gestione corretta degli strumenti di calcolo usati.
Contenuti: Aspetti teorici – Il metodo degli elementi finiti: fondamenti e cenni storici. Il metodo degli spostamenti per elementi trave per problemi statici piani: definizione delle matrici di rigidezza locale e globale; definizione di forze e vincoli; soluzione del problema statico; calcolo delle componenti di sollecitazione e di tensione. Approccio variazionale al problema dell’equilibrio statico. Problemi piani per tensione: discretizzazione attraverso elementi lineari a tre e quattro nodi; funzioni di forma; punti di Gauss; matrici di rigidezza locale e globale. Altre tipologie di elementi: elementi piani per deformazione, elementi assialsimmetrici, elementi solidi tridimensionali, elementi guscio. Cenni ai metodi di soluzione di problemi statici di tipo non lineare. Cenni alla soluzione di problemi di instabilità dell’equilibrio con analisi di buckling di tipo lineare e non lineare. Cenni alla soluzione di problemi dinamici: metodi di integrazione al passo impliciti ed espliciti.
Aspetti applicativi – Sviluppo di modelli agli elementi finiti attraverso il codice di calcolo Abaqus: analisi razionale del problema e progettazione preliminare della tipologia di modello; definizione geometrica del modello attraverso strumenti CAD; analisi costitutiva dei materiali: selezione del modello costitutivo ed identificazione dei parametri associati; definizione delle condizioni al contorno: condizioni di vincoli, carichi e modalità di interazione; definizione della tipologia di analisi e degli algoritmi di soluzione; tecniche per la valutazione e la gestione dell’onere computazionale; tecniche di post-processing dei risultati.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Le attività didattiche includeranno lezioni frontali concernenti gli aspetti teorici del metodo degli elementi finiti per problemi di tipo strutturale e esercitazioni di laboratorio con uso pratico di programmi di calcolo strutturale.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Appunti dalle lezioni a cura dello studente. Potranno essere indicati eventuali riferimenti bibliografici di interesse in aggiunta ai testi di riferimento.
Testi di riferimento:
  • O.C. Zienkiewixz, R.L. Taylor, J.Z. Zhu, The Finite Element Method – Its Basis & Fundamentals. --: Elsevier Butterworth Heinemann, --. Cerca nel catalogo
  • T.J.R. Hughes, The Finite Element Method – Linear Static and Dynamic Finite Element Analysis. --: Prentice–Hall, --. Cerca nel catalogo

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Laboratory
  • Working in group
  • Problem solving

Didattica innovativa: Software o applicazioni utilizzati
  • Programmi per il calcolo strutturale: Strand 7 Demo, Abaqus CAE/Standard/Explicit

Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Salute e Benessere Istruzione di qualita'