Descrizione del modulo "Modellazione, analisi e simulazione per dispositivi a memoria di forma (SP.P01.027.001)"

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  • Descrizione del modulo "Modellazione, analisi e simulazione per dispositivi a memoria di forma (SP.P01.027.001)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • I risultati della ricerca saranno potenzialmente impiegabili per la simulazione del comportamento di apparecchiature biomeccaniche in SMA. In particolare, si intende sviluppare una descrizione completa della dinamica delle protesi vascolari soggette a trattamento meccanico ciclico quali stent carotidei o periferici. Inoltre, lo sviluppo di conoscenze circa l'effetto ferromagnetico a memoria di forma potra` contribuire al futuro emergere di nuove applicazioni biomedicali. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Intendiamo occuparci di tematiche di matematica applicata centrate sullo studio del comportamento termomeccanico delle leghe a memoria di forma. In particolare ci focalizzeremo sulla descrizione efficace e termodinamicamente consistente del: -fenomeno di riorientamento martensitico, -educazione e danneggiamento nei materiali, -accoppiamento termomeccanico, -effetto ferromagnetico a memoria di forma. Queste sono infatti tematiche di cruciale rilevanza per le applicazioni biomeccaniche e largamente, se non completamente, aperte per la modellistica e la simulazione. (literal)
Competenze
  • Un ampio spettro di competenze concorreranno allo sviluppo della ricerca programmata. Dal punto di vista piu` modellistico: - Termomeccanica dei continui per i materiali cosiddetti 'generalizzati standard', in particolare per i materiali intelligenti e le leghe a memoria di forma. - Magnetomeccanica delle leghe ferromagnetiche. - Plasticita`, difetti e danneggiamento. Dal punto di vista piu` matematico: - Analisi funzionale, calcolo delle variazioni, ottimizzazione. - Analisi delle equazioni alle derivate parziali. - Studio di metodi numerici agli elementi finiti, stabilita` e convergenza. - Ottimizzazione e controllo in ambito di equazioni alle derivate parziali. Dal punto di vista piu` computazionale: - Sviluppo di algoritmi di risoluzione di legami costitutivi avanzati per le SMA. - Integrazione con librerie e codici commerciali. - Produzione di simulazioni e validazione. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • I risultati della ricerca saranno potenzialmente impiegabili per la simulazione dei processi di taglio laser di stent in SMA. In particolare, si vuole sviluppare una descrizione efficace della termomeccanica delle leghe al fine di individuare criticita` e possibili souzioni per questo processo produttivo, con particolare riferimento alle notevoli variazioni di temperatura coinvolte. (literal)
Tecnologie
  • Le tecnologie necessarie allo sviluppo della ricerca sono tipicamente quelle specifiche del calcolo scientifico avanzato. La commessa necessitera` di adeguata strumentazione di calcolo e software scientifico dedicato. (literal)
Obiettivi
  • Sviluppare un modello il piu` possibile completo per il comportamento complesso delle leghe a memoria di forma. Coordinarvi un modello computazionale per dispositivi di dimensioni reali, in particolare in relazione alle protesi endovascolari. Avviare la realizzazione di un modellatore di ausilio nella pianificazione dell'intervento vascolare correttivo. (literal)
Stato dell'arte
  • I risultati sperimentali in Ingegneria dei Materiali sulle SMA sono relativamente recenti. In particolare gli esperimenti di educazione e danneggiamento e del fenomeno ferromagnetico a memoria di forma sono tutt'ora largamente in corso d'opera. Conseguentemente la modellistica matematica, l'analisi e la simulazione numerica del comportamente termomegnetomeccanico delle SMA e` ancora in una fase iniziale. In particolare, i modelli tridimensionali (fenomenologici, per materiali policristallini) ad oggi proposti attendono per la maggior parte la necessaria validazione. Inoltre, la relativa implementazione in applicazioni numeriche avanzate (elementi finiti) e` in una fase del tutto preliminare. (literal)
Tecniche di indagine
  • Le tecniche di indagine previste sono proprie della ricerca in matematica applicata ed ingegneria computazionale: - A partire da risultanze sperimentali sui materiali, si svilupperanno ipotesi modellistiche e si verificheranno rispondenze tra impostazione e predizioni rispetto alla letteratura esistente. - I modelli materiali cosi` selezionati saranno sottoposti ad indagine analitico-matematica e numerico-teorica onde individuare un'efficiente strategia di approssimazione numerica. - Si svilppera` l'accoppiamento delle relazioni constitutive con modelli agli elementi finiti per il sistema dell'equilibrio materiale. - Si accoppieranno i relativi sistemi alle derivate parziali in opportuni problemi di controllo ottimo. (literal)
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