Descrizione della commessa "Materiali e Processi per l'Energetica (ET.P06.005)"

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  • Descrizione della commessa "Materiali e Processi per l'Energetica (ET.P06.005)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Modulo1 Maggiore efficienza e minor inquinamento nella produzione di energia elettrica e nei trasporti aerospaziali. Produzione di materiali con migliori caratteristiche meccaniche. Applicazioni di leghe NIti nel settore biomedico. Modulo2 – La ricerca nel campo dei modelli matematici per il cancro potrebbe avere un impatto sulla ricerca di cure per queste patologie. (literal)
Strumentazione
  • Modulo1 - Laboratorio prove meccaniche avanzate ad alta temperatura. Laboratorio metallografico ottico, elettronico e di raggi X. Banchi prova per lo studio della combustione di propellenti solidi (dal vuoto a 250 atm). Macchina (orizzontale e verticale) per la caratterizzazione termomeccanica di fili di NiTi SMA. Termocamera infrarosso per mappatura termica fino a 950° C. Sistema laser doppler (Phase Doppler Analyzer). Sistemi laser per l'analisi dei processi di riscaldamento, innesco e combustione pilotata di sostanze condensate. Modulo2 - Cluster di computer. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Modulo1 - Studio della microstruttura, dei processi di microplasticità ed in generale del comportamento meccanico di materiali prevalentemente utilizzati ad alte temperature. Analisi dell'evoluzione della microstruttura delle leghe durante l'esercizio ad alta temperatura e sua influenza sul comportamento meccanico. Studio dell'evoluzione microstrutturale in seguito al processo di deformazione, ed indagine sulla correlazione fra la microstruttura, i fenomeni di microplasticità e le proprietà meccaniche.Produzione, mediante tecniche SHS, di materiali porosi per applicazioni aerospaziali e biomediche. Modulo2 - L'attività di tipo teorico/numerico riguarda la modellizzazione dei processi di frattura della plasticità e dell'attrito. L'attività nell'ambito di progetti pluriennali riguarda la localizzazione dei precursori di eventi catastrofici in processi di frattura, i processi di attrito e lubrificazione, i processi di scala nella frattura dei mezzi disordinati e nella microplasticità, l'isteresi e il rumore ferromagnetici, e lo studio di modelli teorici per sistemi biologici e il cancro. (literal)
Competenze
  • Modulo1 - Come conseguenza dei numerosi programmi di ricerca svolti nel passato sia in ambito nazionale che internazionale, il modulo possiede un vasto parco strumentale, competenze e personale in grado di essere \"assemblati\" in attività di ricerca rivolti allo studio e caratterizzazione meccanica e microstrutturale di materiali, principalmente per applicazioni ad elevate temperature. Modulo2 – Le competenze comprendono la simulazione numerica dei materiali (elementi discreti, dinamica molecolare) teorie matematiche dei sistemi disordinati (teorie di scala, gruppo di rinormalizzazione e statistica estremale) e tecniche di analisi dati. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Modulo1 Turbine a gas, sia per produzione di energia che trasporto aereo. Impianti per estrazione petrolifera e gas naturale. Impianti per produzione di energia tramite fusione nucleare. Modulo2 – Si tratta di ricerca di base con possibili applicazioni nel campo della rilevazione delle instabilità meccaniche dei materiali. (literal)
Tecnologie
  • Modulo1 - Descrizione, tramite modelli fisici, del comportamento meccanico e dell'evoluzione microstrutturale e del danno di materiali sottoposti a deformazione plastica anche in temperatura. Modulo2 – Simulazione numerica di modelli ad elementi discreti per mezzi elastici, dinamica molecolare, modelli statistici, dinamica di dislocazione, sistemi disordinati, equazioni differenziali, metodi Montecarlo. (literal)
Obiettivi
  • Modulo1 Determinazione delle proprietà dei materiali e loro modellazione, anche per la progettazione di componenti industriali. Produzione di materiali porosi per applicazioni anche biomedicali. Modulo2 – Comprensione dei processi fisici alla base delle instabilità meccaniche dei materiali con particolare riferimento alla propagazione di cricca, il moto di dislocazione e l'attrito. Sviluppo di modelli matematici per i processi biologici. (literal)
Stato dell'arte
  • Modulo1 - La diffusione di impianti per la generazione di energia da fonti rinnovabili causa un utilizzo sempre più ciclico degli impianti termici convenzionali. I conseguenti cicli termomeccanici richiedono l'adozione di nuovi criteri di progettazione che tengano conto di fenomeni di fatica termica e meccanica sui componenti più critici. Parte dell'attività sperimentale si inquadra in queste problematiche con particolare riguardo alla situazione nazionale dei produttori di turbine (ANSALDO ENERGIA).La realizzazione di equazioni costitutive mira a fornire equazioni utilizzabili nei modelli agli elementi finiti per la progettazione di componenti e per la modellazione dei processi di lavorazioni termomeccaniche di interesse nel nostro paese (Tenaris Dalmine). Gli studi sulla microplasticità sono di supporto allo sviluppo delle eq. costitutive. Modulo2 – L'attività computazionale è inquadrata nel contesto degli studi degli ultimi anni sulle simulazioni dei materiali, tramite modelli discreti, statistici e di dinamica molecolare. Lo studio teorico si basa sulle teorie dei sistemi complessi e disordinati e in particolare sul gruppo di rinormalizzazione e sulle teorie di scala associate (literal)
Tecniche di indagine
  • Modulo1 - Metodologie di caratterizzazione di proprietà meccaniche anche a elevata temperatura (trazione, creep, fatica oligociclica, fatica termomeccanica, propagazione di cricca,..), microstruttura (microscopia ottica, elettronica a scansione, diffrazione di raggi X,..), danno da permanenza in condizioni estreme. Metodologie per misure di temperatura in solidi, liquidi e gas con tecniche intrusive. Metodologie di produzione di microtermocoppie e deposizione in materiali solidi.Metodologie infrarosso(termocamera) per mappatura termica di solidi con la valutazione dell'emissività totale fino a 950°C.Metodologie di innesco, combustione e estinzione dei processi di combustione mediante laser di potenza e/o sistemi ad arco elettico (3 KV).Metodologie di riscaldamento e raffreddamento controllato di fili sottili di NiTi. Modulo2 - L'attività è puramente teorico/computazionale. (literal)
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