Prefazione Introduzione alla terza edizione Prefazione all edizione italiana

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Romano Carnevale
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1 Indice Prefazione Introduzione alla terza edizione Prefazione all edizione italiana XI XII XIV 1 Obiettivi e contenuti Introduzione e contenuti I materiali nella progettazione L evoluzione dei materiali per applicazioni ingegneristiche Caso di studio: l evoluzione dei materiali utilizzati negli aspirapolvere Sommario e conclusioni Approfondimenti 9 2 Progetto e progettazione Introduzione e contenuti Il processo di progettazione Tipi di progetto Strumenti di progettazione e dati sui materiali Funzione, materiale, forma e processo Caso di studio: dispositivi per estrarre il tappo dalle bottiglie di vino Sommario e conclusioni Approfondimenti 25 3 Materiali e loro proprietà Introduzione e contenuti Le famiglie di materiali per l ingegneria Le definizioni delle proprietà dei materiali Sommario e conclusioni Approfondimenti 44 4 Diagrammi delle proprietà dei materiali Introduzione e contenuti Analisi delle proprietà dei materiali Diagrammi delle proprietà dei materiali Sommario e conclusioni Approfondimenti 82 5 Selezione del materiale Introduzione e contenuti La strategia di selezione Attributi limite e indici del materiale La procedura di selezione Selezione del materiale assistita dal calcolatore L indice strutturale 109

2 VI Indice ISBN Sommario e conclusioni Approfondimenti Selezione del materiale: casi di studio Introduzione e contenuti Materiali per remi Specchi per telescopi di grandi dimensioni Materiali per gambe di tavoli Materiali strutturali per edifici: analisi dei costi Materiali per volani Materiali per molle Fasce e giunti elastici Materiali per guarnizioni Frattura fragile Recipienti in pressione Materiali rigidi e ad alto potere di smorzamento per tavoli vibranti Materiali per contenitori isotermici Risparmio energetico nei forni per ceramica Materiali per il riscaldamento solare passivo Materiali per minimizzare la deformazione termica negli strumenti di precisione Cuscinetti di nylon per timoni navali Materiali per scambiatori di calore Materiali per radome (cupole di protezione per antenne radar) Sommario e conclusioni Approfondimenti Selezione del processo di lavorazione Introduzione e contenuti Classificazione dei processi di lavorazione Le famiglie di processi: formatura, giunzione e finitura Selezione sistematica del processo di lavorazione Classifica: il ruolo del costo di processo Selezione del processo assistita dal calcolatore Informazioni di supporto Sommario e conclusioni Approfondimenti Selezione del processo: casi di studio Introduzione e contenuti Produzione di ventole Fabbricazione di un recipiente in pressione Un tavolo ottico Aspetti economici della colata Selezione del processo assistita dal calcolatore: un manicotto collettore Selezione del processo assistita dal calcolatore: isolatore della candela di accensione Sommario e conclusioni 249

3 ISBN Indice VII 9 Vincoli e obiettivi multipli Introduzione e contenuti Selezione con vincoli multipli Obiettivi contrastanti, funzione penalità e costanti di scambio Sommario e conclusioni Approfondimenti 266 Appendice: Metodi tradizionali per la gestione di obiettivi e vincoli multipli Casi di studio: vincoli multipli e obiettivi in conflitto Introduzione e contenuti Vincoli multipli: bielle per motori ad alte prestazioni Vincoli multipli: avvolgimenti per magneti ad alta intensità di campo Obiettivi in conflitto: case (involucro) per sistemi elettronici Obiettivi in conflitto: materiali per pinze di freni a disco (caliper) Sommario e conclusioni Selezione del materiale e della forma Introduzione e contenuti Fattori di forma Fattori di forma microscopici o microstrutturali Limiti all efficienza della forma Le sezioni strutturali Indici dei materiali che includono la forma Selezione contemporanea di materiale e forma Sommario e conclusioni Approfondimenti Selezione di materiale e forma: casi di studio Introduzione e contenuti Longheroni per velivoli a propulsione umana Elementi elastici ultra-efficienti Forcelle per biciclette da corsa Travetti per pavimenti: legno, bambù o acciaio? Aumentare la rigidezza di una lamiera di acciaio Ancora le gambe del tavolo: sottili o leggere? Forme che si flettono: strutture a lamina e a trefolo Sommario e conclusioni Approfondimenti Progettazione di materiali ibridi Introduzione e contenuti Colmare le lacune nello spazio materiale-proprietà Il metodo: A + B + configurazione + scala Compositi: ibridi di tipo Strutture multistrato: ibridi di tipo Reticoli: ibridi di tipo Strutture componibili: ibridi di tipo 4 381

4 VIII Indice ISBN Sommario e conclusioni Approfondimenti Materiali ibridi: casi di studio Introduzione e contenuti La progettazione di compositi a matrice metallica Pareti per un frigorifero Connettori elettrici autobloccanti Combinazioni estreme di conduzione elettrica e termica Materiali per sistemi trasparenti alle microonde Sfruttare l anisotropia: superfici che diffondono il calore L efficienza meccanica dei materiali naturali Approfondimenti: materiali naturali Fonti di informazioni per la progettazione Introduzione e contenuti Informazioni su materiali e processi Informazioni necessarie per la selezione: strutture e fonti Informazioni di supporto: strutture e fonti Reperimento e valutazione dei dati Sommario e conclusioni 426 Approfondimenti I materiali e l ambiente Introduzione e contenuti Il ciclo di vita dei materiali Consumo di materiale ed energia Caratteristiche ecologiche dei materiali Eco-selezione Casi di studio Sommario e conclusioni Approfondimenti Materiali e progettazione industriale Introduzione e contenuti La piramide dei requisiti Il carattere del prodotto Materiali e processi per creare la personalità di un prodotto Sommario e conclusioni Approfondimenti Spinte al cambiamento Introduzione e contenuti Le richieste del mercato e la spinta della scienza Incremento demografico e del benessere, saturazione del mercato Garanzia del prodotto e assistenza tecnica Miniaturizzazione e multi-funzionalità 478

5 ISBN Indice IX 18.6 Ambiente e individuo Sommario e conclusioni Approfondimenti 481 Appendice A Soluzioni di problemi standard 483 Introduzione e contenuti 485 A.1 Equazioni costitutive per la risposta meccanica 486 A.2 Momenti delle sezioni 488 A.3 Flessione elastica di travi 490 A.4 Cedimento di travi e pannelli 492 A.5 Imbozzamento di colonne, lastre e volte 494 A.6 Torsione di alberi 496 A.7 Dischi statici e rotanti 498 A.8 Tensioni di contatto 500 A.9 Stima delle concentrazioni degli sforzi 502 A.10 Fessurazioni acute 504 A.11 Recipienti in pressione 506 A.12 Travi, tubi e dischi vibranti 508 A.13 Creep e frattura da creep 510 A.14 Flusso di calore e di materia 512 A.15 Soluzioni per le equazioni della diffusione 514 A.16 Approfondimenti 516 Appendice B Indici dei materiali 519 B.1 Introduzione e contenuti 520 B.2 Impieghi degli indici dei materiali 520 Appendice C Dati e informazioni sui materiali per applicazioni ingegneristiche 525 C.1 Nomi e applicazioni: metalli e leghe 526 C.2 Nomi e applicazioni: polimeri ed espansi 527 C.3 Nomi e applicazioni: compositi, ceramici, vetri e materiali naturali 528 C.4 Temperatura di fusione, T m, e temperatura di transizione vetrosa, T g 529 C.5 Densità, ρ 531 C.6 Modulo di Young, E 533 C.7 Resistenza a snervamento, σ y, e resistenza a trazione, σ ts 535 C.8 Tenacità a frattura (deformazione piana), K 1C 537 C.9 Conducibilità termica, λ 539 C.10 Coefficiente di espansione termica lineare, α 541 C.11 Energie di produzione (approssimate) e carico di CO C.12 Resistenza ambientale 545 Appendice D Fonti delle informazioni su materiali e processi 547 D.1 Introduzione 548 D.2 Fonti di informazione sui materiali 548 D.3 Informazioni sui processi di fabbricazione 563 D.4 Database e sistemi esperti: software 563

6 X Indice ISBN D.5 Ulteriori siti internet utili 565 D.6 Elenchi di fornitori, organizzazioni governative, standard e associazioni professionali 565 Appendice E Esercizi 569 E.1 Introduzione agli esercizi 570 E.2 Elaborazione di idee progettuali 571 E.3 Uso dei diagrammi di selezione del materiale 571 E.4 Traduzione: vincoli e obiettivi 575 E.5 Ricavare e utilizzare gli indici dei materiali 578 E.6 Selezione dei processi 588 E.7 Vincoli e obiettivi 593 E.8 Selezione del materiale e della forma 602 E.9 Materiali ibridi 611 Indice analitico 615

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