IBL9

Lingua Insegnamento:

Italiano
Testi di riferimento:

1) Nonlinear Solid Mechanics: A Continuum Approach for Engineering, G.A. Holzapfel, ISBN: 978-0-471-82319-3, 2000.
2) Nonlinear Theory of Elasticity: Applications in Biomechanics, L.A. Taber ISBN-10: 9812387358
3) An Introduction to Biomechanics: Solids and Fluids, Analysis and Design, J.D. Humphrey ISBN-10: 1493926225
Dispense da parte del docente.
Presentazioni da parte del docente e da parte di esperti internazionali.
Obiettivi formativi:

L’insegnamento si propone di fornire agli allievi la conoscenza e la comprensione dei criteri di modellazione biomeccanica teorica e computazionale (tessuti soffici fibro-rinforzati, elettromeccanica muscolare e cardiaca) e le metodologie e gli strumenti per l’analisi critica della letteratura scientifica in ambito biomeccanico. Inoltre, l’insegnamento si propone di introdurre l’allievo alla relazione di un report scientifico.
Prerequisiti:

Meccanica dei Solidi
Metodi didattici:

Lezioni didattiche frontali ed esercitazioni guidate
Modalità di verifica dell'apprendimento:

La valutazione complessiva della prova progettuale scritta e della prova orale è espressa in trentesimi come media aritmetica delle due prove con votazione minima di 18/30. E' previsto l'utilizzo di test su piattaforma moodle e-learning.
Sostenibilità:

Il contenuto della disciplina impartita non tratta anche tematiche riconducibili alla sostenibilità ambientale,
sociale ed economica (https://asvis.it/sviluppo-sostenibile);
Altre Informazioni:

Conoscenza e capacità di comprensione. Il corso fornirà gli elementi necessari alla comprensione dei fondamenti teorico-scientifici della modellazione biomeccanica dei materiali e sistemi biologici dalla scala micrometrica alla scala macroscopica, con specifico riferimento alle loro applicazioni biomediche.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate. A valle del corso, gli studenti avranno acquisito le competenze necessarie per la comprensione di trattati scientifici e la loro trasposizione in modelli matematici biomeccanici per la simulazione numerica del comportamento fisiologico e patologico di tessuti, organi e sistemi biologici. Grazie a modalità di didattica innovativa, quali flipped classroom e seminari avanzati, gli studenti acquisiranno abilità di ragionamento logico che hanno portato alla costruzione di un modello biomeccanico.
Autonomia di giudizio. Gli studenti saranno stimolati allo sviluppo delle proprie capacità analitiche e critiche, acquisendo le competenze necessarie alla valutazione della modellazione biomeccanica in ambito biomedico.
Abilità comunicative. A valle del corso, gli studenti avranno sviluppato abilità comunicative tali da dialogare con esperti internazionali in ricerca biomeccanica utilizzando un lessico scientifico.
Capacità di apprendere. Gli studenti saranno in grado di reperire informazioni fruendo della letteratura scientifica di settore ed in grado di costruire modelli biomeccanici di sistemi biologici.

Analisi e modellazione biomeccanica teorica e computazionale

Il corso è organizzato in un unico modulo articolato su:
- Concetti introduttivi alla meccanica dei continui in deformazioni finite : cinematica generalizzata e decomposizione moltiplicativa; derivazione delle equazioni costitutive a partire da un potenziale termodinamico; materiali iperelastici e comportamenti fuori dall’equilibrio.
- Modelli biomeccanici multifisici e multiscala di sistemi biologici : formulazioni multifisiche (elettro-meccanica, termo-meccanica, plasticità, frattura) tramite decomposizione moltiplicativa del gradiente di deformazione e decomposizione additiva del potenziale di energia; modellazione multiscala omogeneizzata della microstruttura di cellule, tessuti ed organi (fibre di collagene, fibre muscolari); descrizione statistica delle proprietà biomeccaniche dei tessuti tramite tensori di struttura medi; stato dell’arte in meccanobiologia e sfide future.
- Metodi risolutivi di modelli biomeccanici di sistemi biologici : ricostruzione e discretizzazione del dominio fisico da immagini biomedicali; formulazione variazionale per implementazione ad elementi finiti.