Meccanica dei Materiali e delle Strutture 

Le attività della Sezione 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 strutture e infrastrutture”.

Le aree di ricerca sono coerenti con il Piano Strategico Integrato del Politecnico di Milano e sono 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, componenti industriali, packaging alimentare, microsistemi, dispositivi sportivi, protesi e dispositivi biomeccanici.

La modellazione e la progettazione dei materiali riguardano i materiali tradizionali dell’ingegneria strutturale, come calcestruzzo, acciaio, materiali compositi e materiali innovativi quali biologici e biocompatibili, policristalli, materiali biomimetici, materiali a gradiente di funzionalità e i “metamateriali”, materiali ingegnerizzati caratterizzati da una specifica microstruttura.

La modellazione strutturale riguarda principalmente metodi di discretizzazione basati su approcci classici come il metodo degli elementi finiti ed il metodo degli elementi di contorno e più avanzati come il metodo particellare per problemi di fluido dinamica e di interazione fluido-struttura, metodi di decomposizione di dominio, metodi di discretizzazione mesh-free e non-locali. L’attività del gruppo include lo sviluppo e l’implementazione di codici di calcolo.

Recentemente, il gruppo ha rivolto l’attenzione allo sviluppo di modelli e metodi per l’analisi di problemi accoppiati, ad esempio di interazione fluido-struttura, fenomeni multi-fisica, ad esempio elettro-meccanici e chemo-meccanici, e problemi multi-scala. Un’importante attività del gruppo riguarda lo studio e la progettazione di microsistemi elettro meccanici (MEMS), tale attività ha portato a vari brevetti ed allo studio di molti fenomeni non lineari alla micro-scala, in stretta collaborazione con importanti industrie del settore.

Il gruppo ha tradizionalmente sviluppato modelli numerici e metodi per la caratterizzazione meccanica di materiali e strutture e la loro identificazione, nell’ambito delle ingegnerie civili ed industriali. Recentemente è stata messa a punto una strumentazione computerizzata per la micro-tomografia a raggi X. Inoltre, il gruppo fa uso delle tecniche di Digital Image Correlation e nano-indentazione per l’identificazione di parametri di materiali. E’ stato creato un laboratorio per la caratterizzazione meccanica di microsistemi, utilizzato per la caratterizzazione di silicio policristallino ed altri materiali utilizzati ad esempio in micro accelerometri e micro giroscopi.

Le attuali attività di ricerca sono riassumibili nelle seguenti cinque linee:

• Modelli e metodi computazionali
• Materiali compositi, materiali innovativi e metamateriali.
• Micromeccanica e microsistemi
• Analisi inversa, identificazione e caratterizzazione sperimentale di materiali.
• Biomeccanica di tessuti molli.

La Sezione di Meccanica dei Materiali e delle Strutture è coinvolta in modo sinergico in altre attività con altri gruppi del Dipartimento e con altri Dipartimenti del Politecnico di Milano. Può inoltre contare su un’estesa e consolidata rete di relazioni nazionali ed internazionali. L’impatto del gruppo è misurabile mediante la varietà e la qualità delle attività di ricerca e di consulenza sviluppate con importanti partners nel settore industriale e pubblico e mediante i notevoli finanziamenti ottenuti nel contesto di bandi competitivi.