C.I. di Meccanica e Costruzioni Biomeccaniche Modulo di Costruzioni Biomeccaniche A.A

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1 C.I. di Meccanica e Costruzioni Biomeccaniche Modulo di Costruzioni Biomeccaniche A.A Docente: Massimiliano Pau Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Chimica e dei Materiali (DIMCM) Tel (Piazza d Armi)/ (Lab Monserrato) Blog del corso:

2 Lab di Monserrato (1/2) Laboratori Ingresso cittadella (sbarra)

3 Lab di Monserrato (2/2) Laboratori Ingegneria Area Parcheggi Pallone CUS

4 Orario delle lezioni Orario lezioni Mercoledì ore 9-11 Venerdì ore Orario ricevimento studenti (Lab Monserrato) Lunedì e Giovedì oppure previo appuntamento

5 Strumenti di comunicazione Il blog ufficiale del corso Slides proiettate a lezione Eventuali PDF integrativi Avvisi (seminari, corsi) Elenco tesi di laurea Valutazione studenti Prodotti della ricerca La mailing list (iscriversi subito) Avvisi «last minute» Quesiti specifici sul corso

6 La Meccanica nel corso di Ing. Biomedica a Cagliari (FINO AD OGGI) 1. Fondamenti di Meccanica e Biomeccanica 2. Costruzioni Biomeccaniche Meccanica e Costruzioni Biomeccaniche (C.I.) 3. Bioingegneria Meccanica Modulo di Bioingegneria Industriale (C.I.) 4. Laboratorio di Analisi del Movimento (a scelta 2 CFU) 5. Altri corsi a scelta dal C.L. Di Biomedica (Fluidodinamica) dal C.L. di Ing. Meccanica.(Disegno? Meccanica Applicata?...)

7 La Meccanica nel corso di Ing. Biomedica a Cagliari (DALL A.A ) 2 anno 1. Fondamenti di Biomeccanica 2. Biomateriali C.I. Biomeccanica e Biomateriali (10 CFU) 3 anno 1. Costruzioni Biomeccaniche 2. Bioingegneria Meccanica Bioingegneria Meccanica (10 CFU) NON PIU CORSO INTEGRATO

8 La Meccanica all interno dei C.L. di Biomedica Politecnico Milano

9 La Meccanica all interno dei C.L. di Biomedica

10 La Meccanica all interno dei C.L. di Biomedica

11 Obiettivi del corso Il corso si propone di fornire conoscenze di base teorico-pratiche sulla progettazione e verifica di componenti a funzione strutturale In questa classificazione rientrano: Strutture anatomiche Dispositivi medici Strutture che non sono genericamente classificate come dispositivi medici ma che svolgono funzioni ausiliarie in riabilitazione, nel trattamento di problematiche ortopediche ecc. Il progettista è chiamato a progettare la struttura in modo tale che questa possa assolvere compiutamente la funzione per la quale è stata ideata.

12 Un esempio Molte delle strutture di interesse ingegneristico possono essere immaginate come il risultato dell assemblaggio di elementi trave, ciascuno dei quali è caratterizzato dall avere una dimensione predominante rispetto alle altre due Nel passaggio dalla realtà fisica alla modellazione si effettuano alcune semplificazioni

13 Un esempio Per conoscere direttamente lo stato di deformazione e tensione in ogni punto della trave bisogna utilizzare un modello continuo tridimensionale. Dal punto di vista geometrico un modello tridimensionale di trave a sezione costante si può ottenere pensando ad una figura piana, detta sezione retta, sezione trasversale o anche solo sezione, che si muove rigidamente nello spazio mantenendosi sempre ortogonale alla traiettoria seguita dal suo baricentro. La traiettoria definisce una curva dello spazio detta asse della trave caratterizzata da una lunghezza e, in ogni punto, da un raggio di curvatura che si suppone siano sensibilmente maggiori delle dimensioni massime della sezione retta

14 Organizzazione delle lezioni Regole generali: Rispetto degli orari, in entrata e in uscita No uso cellulare, no pasti durante la lezione Partecipazione attiva e ordinata Struttura del corso: Lezioni frontali Esercizi svolti (partecipazione della classe) Esercitazioni da svolgere in aula (da consegnare) Chi dovrebbe seguire il corso? Non c è obbligo di frequenza ma ci sarà un monitoraggio

15 Il materiale didattico Per ogni argomento sono forniti uno più riferimenti bibliografici e le slides proiettate a lezione (è bene studiare dai libri!!!!) I testi sono tipicamente disponibili presso la biblioteca del DIMCM (sez. Meccanica) o quella centrale Elenco testi adottati: 1. A. Bernasconi et al. «Fondamenti di costruzione di macchine» McGraw- Hill 2. C. Comi et al. «Introduzione alla meccanica strutturale» McGraw-Hill 3. F.P. Beer et al. «Meccanica dei Solidi» McGraw-Hill

16 Programma dettagliato Richiami di statica del corpo rigido Sistemi vincolati. Condizioni di equilibrio del punto materiale e del corpo rigido. Vincoli semplici e combinati. Sistemi labili, isostatici e iperstatici Determinazione delle Reazioni vincolari Azioni interne Geometria delle aree: baricentro di una sezione, momenti statici, momenti di inerzia Stati di tensione in elementi monodimensionali (travi): trazione, flessione, taglio, torsione. Studio e risoluzione della deformata elastica di strutture piane composte da travi. Deformazione di strutture di elementi monodimensionali. Principio dei lavori virtuali. Risoluzione di instabilità dell equilibrio elastico Alla fine del corso lo studente saprà schematizzare e risolvere una struttura piana, calcolando le reazioni vincolari, tracciando i diagrammi delle azioni interne e calcolando gli sforzi in un punto qualunque

17 Calendario e modalità esame Periodo Lezioni: 28 settembre 23 dicembre 2015 Prove intermedie: novembre 2014 Sessione esami: 7 gennaio 27 febbraio Compito scritto composto da esercizi e quesiti a risposta aperta e chiusa 2. Breve colloquio orale (ammissione con almeno 18/30 allo scritto)

18 Un altro esempio... Carico Vincolo

19 Si schematizza come Carico Informazioni in uscita: 1. Andamento delle sollecitazioni in tutti i punti della struttura 2. Identificazione delle regioni maggiormente sollecitate ( punti deboli ) 3. Se sto verificando: resiste? 4. Se sto progettando: che materiale uso? Che forma e dimensioni per le sezioni? Che geometria? Vincolo

20 Il laboratorio di Ergonomia Industriale e Biomeccanica Laboratorio di Biomeccanica ed Ergonomia Industriale Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Chimica e dei Materiali Attività di ricerca: Analisi della Postura e del Movimento in campo Ergonomico, Clinico, e della Biomeccanica dello Sport Attività didattica: Corso di Laurea in Ingegneria Biomedica (moduli Fondamenti di Meccanica e Biomeccanica, Bioingegneria Meccanica, Laboratorio di Analisi del Movimento )

21 Temi di ricerca e collaborazioni A.O. Brotzu Centro Regionale per la diagnosi e la cura della Sclerosi Multipla

22 Il laboratorio di Ergonomia Industriale e Biomeccanica 8 Telecamere Infrarosso 120 Hz BTS Smart DX Laboratorio di Analisi del Movimento Elettromiografia di superficie Wireless (6 canali) BTS RT-100 Piattaforma di forza BTS P-6000

23 Il laboratorio di Ergonomia Industriale e Biomeccanica Baropodometria elettronica statica e dinamica (Tekscan, Zebris, RS-Scan) Analisi della postura seduta (Tekscan Conformat) Sensori inerziali indossabili (BTS G-Sensor)

24 Tematiche di ricerca Ergonomia: (anche con Department of Industrial & Systems Engineering, Virginia Tech, USA) Studio delle modificazioni indotte nell equilibrio statico negli ambienti di lavoro (VV.FF) Studio del comfort negli operatori di gru portuali (in collaborazione con CENTRALABS, Porto Canale Cagliari, Gioia Tauro) Effetto del trasporto di carichi nei bambini in età scolare (equilibrio, interazione piede-terreno, forze di trascinamento) Analisi del movimento in ambito clinico: (anche con Dipartimento Bioingegneria Politecnico di Milano, Centro Sclerosi Multipla Cagliari, A.O. Brotzu, Dipartimento Scienze Mediche UniCa, FISE) Studio dell equilibrio e dell interazione piede-terreno in pazienti affetti da sindromi di origine genetica (Down, Ehlers-Danlos) Studio dell equilibrio e dell interazione piede-terreno in soggetti obesi Studio dell equilibrio, del cammino e del movimento in pazienti affetti da Sclerosi Multipla Effetto di protocolli riabilitativi su pazienti affetti da Malattia di Parkinson Biomeccanica dello sport: (anche con CONI Sardegna, Cagliari Calcio, Virtus Cagliari e altre società sportive) Studio di equilibrio e interazione piede-terreno in condizioni statiche e dinamiche per differenti discipline sportive Effetto della fatica sull equilibrio statico e dinamico Monitoraggio della potenza espressa da un nuotatore nel corso di uno sprint massimale Effetto dell attività fisica su postura, cammino e sit-to-stand in soggetti anziani Pubblicazioni: à Author Search à Massimiliano Pau

25 Per esempio...

26 Per esempio...

27 Per esempio...

28 Per esempio... Impiego della baropodometria elettronica per lo studio delle pressioni plantari durante alcuni movimenti tipici del basket

29 Per esempio...

30 Per esempio...

31 Per esempio... Effetto dell affaticamento nella corsa a piedi nudi (Is Curridoris, Cabras)

32 Per esempio... Impiego di sistemi per l analisi delle pressioni corporee (studio della postura seduta)

33 Operatori di Gru

34 Per esempio... Monitoraggio delle prestazioni nel nuoto (AquaPower)

35 Alcuni esempi

36 Strumenti di calcolo sofisticati

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