Organizzazione delle Attività Didattiche Formative (Ciclo XXXIX)

Il Dottorato, interamente in lingua inglese, presenta una articolazione delle attività formative e di ricerca strutturata in modo puntuale, come descritto nel regolamento del corso e come di seguito riassunto per il XXXIX Ciclo.

Oltre alla attività di ricerca, agli allievi è richiesto conseguire almeno 30 CFU (1 CFU=6 ore di didattica frontale) nel triennio da corsi offerti dal Collegio dei Docenti. I corsi tenuti da esperti internazionali sono di norma erogati in modalità ibrida, promuovendone così la diffusione anche tra gli altri dottorati dell’Ateneo e di altre Università Italiane, incrementando la visibilità e la reputazione del Corso. Al fine di completare la propria formazione, il dottorando è inoltre stimolato a partecipare ad altre attività formative (e.g. seminari) e a presentare i risultati della propria ricerca nell’ambito di convegni scientifici internazionali e pubblicarli in riviste scientifiche internazionali ad elevato impatto. Tali attività concorrono alla formulazione del giudizio di ammissione all’esame finale da parte del Collegio dei Docenti. Gli iscritti al Dottorato devono inoltre conseguire, entro la fine del corso di dottorato, una certificazione di conoscenza della lingua inglese almeno pari al livello B2. A tal fine, gli iscritti possono avvalersi di corsi e verifiche offerti dal Centro Linguistico di Ateneo.

All’avvio del ciclo verrà proposto ai dottorandi un programma di attività didattiche formative formalmente attribuite ai docenti del Collegio o a esperti esterni.

Ogni anno il dottorando presenta al Collegio un piano scientifico-didattico individuale (Career Development Plan) relativo alle attività formative e di ricerca previste per quell’anno, tenuto conto della seguente suddivisione:

I anno: dedicato all’orientamento scientifico e all’acquisizione delle necessarie competenze specialistiche per sviluppare, di concerto con il tutor, un adeguato progetto di ricerca che sarà poi oggetto della Tesi di Dottorato.
II e III anno: dedicati principalmente al lavoro di ricerca inerente alla tesi ed alla partecipazione a eventi scientifici nazionali e internazionali nel proprio settore.

Entro i primi tre mesi dall’avvio del Ciclo di Dottorato i dottorandi presentano brevemente al Collegio il proprio piano formativo individuale e il tema di ricerca prescelto di concerto con il tutor (flash kickoff presentations).

Alla fine di ogni anno accademico il dottorando consegna al coordinatore una relazione scientifico-didattica concernente tutte le attività formative e di ricerca espletate ed espone pubblicamente di fronte al Collegio dei docenti lo stato di avanzamento della propria ricerca. Sulla base della relazione e dell’esposizione il Collegio dei Docenti delibera in merito al passaggio all’anno successivo.

Alla fine del terzo anno i dottorandi devono presentare una relazione conclusiva sulle attività svolte nel corso dei tre anni di Dottorato, cui fa seguito la formulazione di un giudizio di merito da parte del Collegio dei Docenti, tenuto conto del complesso delle attività svolte e dei prodotti della ricerca. Il titolo di dottore di ricerca viene rilasciato a seguito della positiva valutazione di una tesi di ricerca che contribuisca all'avanzamento delle conoscenze o al perfezionamento delle metodologie nel campo di indagine prescelto. La tesi è valutata da almeno due docenti di elevata qualificazione, dei quali almeno uno appartenente a istituzioni estere, esterni all’Università degli Studi di Perugia e agli eventuali Atenei od enti convenzionati o consorziati. I valutatori esprimono per iscritto il proprio giudizio analitico sulla tesi, proponendone al Collegio dei Docenti l'ammissione alla discussione pubblica o il rinvio, se ritengono necessarie significative integrazioni o correzioni.

In caso di giudizio dei valutatori che non prevede il rinvio, la tesi è ammessa alla discussione pubblica. Essa si svolge in lingua inglese innanzi ad una commissione composta da tre membri italiani o stranieri, scelti tra professori universitari specificamente qualificati nelle tematiche affrontate nella tesi. Almeno due membri devono appartenere a università italiane o estere non formalmente coinvolte nel Corso di Dottorato e non devono essere componenti del Collegio dei Docenti. La commissione può essere integrata da non più di due esperti appartenenti a strutture di ricerca pubbliche e private, anche straniere, di particolare competenza documentata sull'argomento della tesi.

Si riporta di seguito il programma preliminare degli insegnamenti che saranno erogati per il XXXIX Ciclo

n.	Denominazione dell’insegnamento	Numero di ore totali sull’intero ciclo	Distribuzione durante il ciclo di dottorato (anni in cui l’insegnamento è attivo)	Descrizione del corso
1.	Smart Materials for Interactive Environments and Intelligent Structures	30	primo anno secondo anno terzo anno	Il corso presenta una ampia introduzione ai principi fisico-meccanici che stanno alla base del funzionamento dei materiali nanostrutturati funzionalizzati, con varie applicazioni nell'ambito della sensoristica avanzata, ivi inclusi sistemi di misura delle tensioni/pressioni, deformazioni, della temperatura, di grandezze ottiche e bioelettriche. Il corso presenta altresì applicazioni pratiche nell'ambito di problemi di ingegneria, tra i quali il monitoraggio intelligente di strutture dell'ingegneria civile mediante impiego di materiali ed elementi strutturali intelligenti. Agli studenti è richiesto di completare un set di prove di laboratorio e di elaborare un progetto finale che consiste nella proposta di una rete di monitoraggio intelligente per un problema di ingegneria civile. Docenti: Filippo Ubertini, Luca Valentini, Antonella D'Alessandro.
2.	Structural Health Monitoring based on Data Science techniques	18	primo anno secondo anno terzo anno	Il corso è tenuto tipicamente da docenti internazionali di chiara fama nel settore (in cicli precedenti è stato tenuto dal Prof Simon Laflamme - XXXV - e dal Prof Piervincenzo Rizzo - XXXVII) eventualmente coinvolgendo anche membri del Collegio dei Docenti. Lo scopo del corso è quello di fornire un inquadramento generale nell'ambito del monitoraggio strumentale dell'integrità delle strutture, con focus di ricerca sugli aspetti maggiormente di frontiera quale quelli legati all'impiego dei metodi dell'intelligenza artificiale e della scienza dei dati, nonchè quelli associati alle nuove tecnologie nell'ambito della sensoristica (e.g. large area electronics, smart materials, tecniche di monitoraggio SAR da satellite). Responsabile/coordinatore/docente del corso: Prof Filippo Ubertini
3.	Rischio e Affidabilità nell'Ingegneria Civile e Ambientale	18	primo anno secondo anno terzo anno	Descrizione del corso: Il corso si propone di fornire agli studenti informazioni e strumenti per: • Eseguire l'analisi del rischio di semplici strutture di ingegneria civile e valutare il rischio di un sistema utilizzando tecniche e criteri pertinenti. • Eseguire calcoli di affidabilità a livello di elemento, utilizzando tecniche pertinenti, come i metodi di livello III, II, I. • Comprendere i principali concetti di sicurezza alla base dei codici di progettazione strutturale (Eurocodice) e ricavare valori di progettazione per il carico e la resistenza per le strutture di ingegneria civile. Il corso è organizzato in tre Sezioni per un totale di 18 ore (3 CFU). Saranno sviluppate esercitazioni in aula per comprendere meglio le tecniche progettuali affrontate nella parte teorica del programma. Docente: Marco Breccolotti.
4.	Graphical Languages for Research	30	primo anno secondo anno terzo anno	L’insegnamento ha l’obiettivo di fornire agli studenti le competenze essenziali per riconoscere, analizzare, applicare e utilizzare i linguaggi grafici di più diffuso impiego nella rappresentazione e nella comunicazione dell’attività di ricerca e del progetto. L’utilizzo delle tecniche e degli strumenti propri delle scienze grafiche ha oggi una valenza interdisciplinare e accomuna ambiti di ricerca che, anche se molto diversificati tra loro, si servono delle immagini per comunicare obiettivi, contenuti e risultati. Inoltre, il ricorso alle immagini presenta anche una componente transdisciplinare, laddove la sinergia tra le scienze grafiche e altri campi disciplinari costituisce un’opportunità per l’avanzamento della conoscenza e per l’individuazione di nuove frontiere culturali. L’insegnamento propone in tal senso una visione generale sull’utilizzo che attualmente viene fatto dei principali linguaggi grafici nei diversi ambiti disciplinari, prevedendo inoltre lo sviluppo di un’applicazione pratica relazionata ai temi di interesse nel contesto delle singole ricerche in corso di svolgimento da parte degli allievi. Docente: Valeria Menchetelli
5.	Flow Induced Vibrations of Engineering, Natural and Biological Systems	16	primo anno secondo anno terzo anno	Description: the course will introduce PhD students to the discipline that studies the interaction between structural mechanics, dynamics and vibration triggered by unsteady flow over a flexible structure. This course provides the necessary background in vibrations, and next introduces the students to the basic principles that are common to the study of flow-induced vibration phenomena that are relevant to various engineering fields. The interaction between flow and moving, flexible body can lead to static or dynamic instability which can result in system failure. Calculated pressure loads significantly differ from decoupled structural system and fluid-dynamic field. Lectures will examine how fundamentals can be applied to four engineering professional disciplines: 1) vortex-induced vibration relevant to mechanical and civil-structural engineering (e.g., oil risers, offshore and submerged structures, heat exchangers, thermowells, engines, chimneys and bridges), 2) aeroelastic phenomena relevant to aircraft design (torsional divergence and flutter), 3 power line engineers (galloping and wake galloping of conductor lines), bio-engineering and biology (membrane flutter in blood vessels and blood physiology). derivation and solution of aeroelastic response and instability problems. Course Delivery: course will be offered as a synchronous, in-person course at the University of Perugia. On-line lectures will also be provided to absent students. Instructor: Luca Caracoglia, Department of Civil and Environmental Engineering, Northeastern
6.	Stochastic processes and extreme rare events	30	primo anno secondo anno terzo anno	The course comprises two modules. Module 1 - Modeling and simulation of stochastic processes Module 2 - Estimates of probabilities of extreme rare events Prof. Dr. Massimiliano Gioffré, Prof. Dr. Mircea Grigoriu Module 1 is aimed to provide the fundamentals of modeling and simulation of stochastic processes and fields. The module is organized in four Sections where practical work and lessons in theory are alternated. It covers both introductory and advanced topics in random variables, vectors and functions, including stationary and non-stationary models, Gaussian and non-Gaussian models, Monte Carlo simulation.Classroom practical work using programming software is proposed to deepen inside the proposed theory. Module 2 presents essentials concepts of the extreme value theory (EVT) and applies these concepts to characterize extremes of sequences of random variables, responses in random microstructures and other random functions. Alternatives methods for estimating extremes are also discussed, e.g., the first passage time of stochastic processes via Slepian models. Hands-on MATLAB numerical examples are used to facilitate understanding.
7.	Science and Technology of Composite Materials	30	primo anno secondo anno terzo anno	Lo scopo del corso è quello di fornire le basi per l'uso e la caratterizzazione dei materiali compositi in diversi campi di applicazione. Il corso inizierà introducendo i principali materiali usati per fare i compositi, descrivendo le loro principali caratteristiche, proprietà, disponibilità e produzione. Saranno illustrate diverse applicazioni dei materiali compositi. La connessione tra lavorazione e proprietà sarà discussa alla luce della loro applicazione come materiali strutturali. Inoltre, verrà spiegata l'interazione meccanica elementare tra fibre e matrici e i fondamenti della teoria della laminazione. La parte finale del corso sarà dedicata alle principali tecniche di lavorazione e alla scienza della lavorazione. The aim of the course is to provide the basis for use and characterization of composite materials in several fields of application. The course will start introducing the main materials used to make composites, describing their main characteristics, properties, availability and production. Different applications com composite materials will be illustrated. The connection between processing and properties will be discussed in the light of their application as structural materials. Furthermore, the elementary mechanical interaction between fiber and matrices and the fundamentals of lamination theory will be explained. The final part of the course will be dedicated to the main processing techniques and processing science. Instructors: Luigi Torre and Debora Puglia
8.	Environmental impact of plastics and bioplastics	24	primo anno secondo anno terzo anno	Gli argomenti del corso sono volti ad approfondire le tematiche ambientali riguardanti la l’inquinamento da plastiche. In particolare, l’obiettivo è quello di fornire agli studenti le conoscenze utili a valutare gli impatti ambientali di plastiche e bioplastiche sul sistema suolo, esaminando i fattori che influenzano la loro possibile degradazione oppure il loro accumulo come microplastiche. Il corso prevede il raggiungimento dei seguenti obiettivi specifici: - inquinamento da plastiche derivanti dalle attività agricole; - impatto delle microplastiche sul suolo e interazione con altre componenti organiche (suolo, fertilizzanti e prodotti fitosanitari); - metodi analitici per identificare e quantificare differenti tipologie di plastiche e microplastiche nei fertilizzanti organici e nel suolo; - gestione sostenibile dei rifiuti e recupero dei materiali plastici. Docenti: Prof. Giovanni Gigliotti, Prof.ssa Daniela Pezzolla
9.	PROSPETTIVE DELLA RICERCA IN DESIGN: INNOVAZIONE PER LA SOSTENIBILITA’	24	primo anno secondo anno terzo anno	Oggi ci si muove in modelli mutevoli che necessitano di rispondere rapidamente agli stimoli sociali, culturali, ambientali e politici. Modelli di innovazione che assumono pertanto carattere di alta flessibilità e adattabilità. L’obiettivo del corso è pertanto quello di fornire gli strumenti e il metodo per la progettazione di strategie, prodotti, sistemi e servizi volti a far fronte in maniera innovativa ed efficace alle modificazioni in atto a livello ambientale, in riferimento ai possibili scenari futuri. La formazione affronterà specificamente il concetto di Environment-Centred Design, inteso come approccio progettuale vocato alla sostenibilità e alla minimizzazione dell'impatto ambientale. Docente: Prof.ssa Benedetta Terenzi
10.	SOIL STRUCTURE INTERACTION UNDER DYNAMIC LOADING CONDITIONS	18	primo anno secondo anno terzo anno	In engineering practice, buildings are often designed considering the base of the structure as fixed to the ground, thus neglecting Soil–Structure Interaction (SSI) effects. Although this assumption can be considered reasonable for low–rise buildings on relatively stiff soils, the effect of SSI becomes prominent for heavy structures resting on relatively soft soils. Soil deformability may lead to an increased overall deformation of the system, with the accumulation of significant irreversible displacements, and to a different distribution of the internal forces, with a net reduction in the structural demand. The most commonly used method to account for SSI effects is modeling the soil–foundation system with a series of (visco)elastic elements whose stiffness and damping coefficients are defined through equivalent springs and dashpots. Examples of applications will be shown. A number of alternative and more effective approaches have been extensively developed during recent years. Among these, the macroelement approach is particularly worth mentioning. It consists in lumping the response of the foundation–soil system into a single computational node, using a single inelastic constitutive equation written in terms of generalized loads and displacements. This allows to effectively reproducing the nonlinear, irreversible and hysteretic response of shallow foundations subject to cyclic/dynamic loading conditions. Recent formulations, developed in the framework of elastoplasticity and hypoplasticity, include the possibility for the macroelement of: i) reproducing the full–scale behavior of the soil-foundation system starting from small–scale tests, ii) simulating the foundation response under six-dimensional loading paths; iii) modeling the shake-down effects that occur when a structure is subject to a large number of cyclic loads. Applications to real case studies will be presented to show the capability of the approach. Docente: Diana Salciarini
11.	Python per il calcolo numerico e lo sviluppo di applicazioni scientifiche	30	primo anno secondo anno terzo anno	Il corso si propone di fornire le competenze di base ed avanzate per l'uso del linguaggio di programmazione Python in ambito scientifico. Gli studenti, dopo aver appreso le basi del linguaggio (tipi di dati, costrutti if, for, sintassi, uso delle classi per la programmazione ad oggetti), impareranno ad utilizzare gli strumenti dedicati alla gestione e all'elaborazione dei dati scientifici. Particolare attenzione sarà riservata alle possibili applicazioni in ambito di ricerca nel campo dell’ingegneria civile e ambientale e all'acquisizione delle competenze necessarie per condividere i risultati della ricerca attraverso applicazioni stand-alone o basate sul web (web-app). Docente: Federico Cluni
12.	Expeditious and large scale assessment of seismic risk in historic built environment - La valutazione speditiva e su larga scala del rischio sismico nell'ambiente edificato storico	24	primo anno secondo anno terzo anno	La messa in sicurezza del territorio urbanizzato di più antica costituzione nei confronti delle azioni sismiche rappresenta un obiettivo strategico per l’Italia, sia per ragioni storico-culturali, sia per ragioni di tipo economico. Per ottenere ciò necessitano strumenti appropriati che possano riuscire a stimare efficacemente le condizioni di rischio sismico di ampie fasce di territorio. Il corso presenta i risultati di alcune ricerche multidisciplinari sul tema della valutazione della vulnerabilità e del rischio sismico dell’ambiente costruito storico, ponendo l’attenzione sia sugli aggregati edilizi quanto anche sugli spazi aperti che insieme costituiscono l’ambiente costruito delle nostre città antiche. Il corso si struttura in 8 lezioni da 3 ore ciascuna: 4 lezioni, tenute dal prof. Antonio Formisano dell’Università di Napoli, avranno come oggetto la stima su larga scala della vulnerabilità e del rischio sismico degli aggregati edilizi attraverso anche attraverso l’applicazione di tecniche GIS; le altre 4 lezioni, tenute dal prof. Giovanni Mochi dell’Università di Perugia si incentreranno sulla influenza delle caratteristiche costruttive e storico evolutive nella stima speditiva della vulnerabilità e del rischio sismico sia degli aggregati edilizi, sia degli spazi aperti dei nostri centri storici. Docenti: Giovanni Mochi e Antonio Formisano
13.	Chemistry and Physics of Low-Dimensional Phases and Materials: Relevant Cases of Study	24	primo anno secondo anno terzo anno	The class intends to introduce the chemicophysical properties of low-dimensional systems which recently have deserved deep attention by the community. From the discovery of graphene in 2004, several other layered materials, native and exfoliated from the bulk, have been discovered and synthetized and found to have applicability in devices. With a keen eye on the computational approaches to calculate them, the class will discuss the relationship between structure, electronic and optical features in such materials, carbonaceous and pure inorganic ones (TMDs, Ruddlesden-Popper phases). Il corso intende introdurre le proprietà chimico-fisiche dei sistemi a bassa dimensionalità che recentemente hanno meritato profonda attenzione da parte della comunità. Dalla scoperta del grafene nel 2004, molti altri materiali “layered”, nativi ed esfoliati da bulk, sono stati scoperti e sintetizzati e hanno trovato applicabilità in dispositivi technologici. Con occhio attento agli approcci computazionali per calcolarne le proprietà, il corso intende discutere la relazione tra struttura, caratteristiche elettroniche e ottiche in tali materiali, carbonacei e inorganici puri (dicalcogenuri di metalli di transizione, perovskiti tipo Ruddesden-Popper). Docente: Giacomo Giorgi
14.	Transients in pressurized pipes	12	primo anno secondo anno terzo anno	Denominazione dell’insegnamento: Transients in pressurized pipes Numero di ore totali 12 (2CFU) Il corso affronta il tema dei regimi di moto non stazionari nelle correnti in pressione. Argomenti del corso: Phenomenology. Governing equations. Numerical integration in time and frequency domains. Measurement of pressure, velocity and discharge. Data acquisition. Organizzazione in moduli: Module 1: Hydraulic measurements and DAQ Module 2: Phenomenology and governing equations. Module 3: Integration in the frequency domain. Docente: Marco Ferrante
15.	Smart approaches for Structural Health Monitoring and risk evaluation of structures and infrastructures	18	primo anno	The course aims to provide a critical analysis of innovative approaches for Structural Health Monitoring (SHM) and risk evaluation of structures and infrastructures, such as historical buildings and bridges. Specifically, the first part of the course will deal with the use of innovative sensing technologies for SHM of concrete and masonry constructions; in this context, different applications on small- and full-scale structures will be illustrated. Then, the course will focus on new methodologies for integrating and processing monitoring data into holistic frameworks, like Building Information Modeling (BIM) environments, with practical applications on historical buildings. Finally, the last part of the course will discuss new methods for the preliminary risk assessment of bridges and viaducts and the prioritization of inspection activities in bridge inventories, in the context of limited information. The course will be held by Dr Andrea Meoni from University of Perugia.
16.	DESIGN OF ALUMINIUM ALLOY STRUCTURES	18	primo anno	Important structures made of aluminium alloys were erected all over the world. The current European standard (Eurocode 9) is an internationally recognized design tool but, unfortunately, it has not yet been directly integrated into the current Italian legislation. In this framework and in view of future regulatory improvements and integrations, it is important to provide both to researchers and designers a general overview of theoretical, technological, design, regulatory and application issues of this new building material, for which in the last years a special Italian CNR Committee delivered the CNR-DT 208/2011 standard, which is a substantial document concerning technical instructions for the design of aluminium alloy structures. In the specific context of the course, starting from the study of the basic material and through the specular comparison with steel, firstly the prerogatives of the various aluminium alloys and the production processes for the realization of the different structural sections will be examined. Secondly, based on the standard code provisions, the design rules for members, connections and joints will be analysed both from the theoretical and applicative viewpoints. Finally, design criteria of aluminium alloys structures will be presented and discussed, showing how this structural technology can be competitive with other building materials, including steel. In fact, numerous applications of aluminium alloy structures in Italy and all over the world in the sectors of large roofs, walkways, bridges, towers and off-shore industry civil works demonstrate the potential of this new family of materials. The course will be held by Prof Antonio Formisano, from University of Napoli Federico II and member of the International Faculty Board, in collaboration with Prof Federico Mazzolani.
17.	Probability theory and Bayesian-based methods for data analysis: basic concepts and applications	18	primo anno	The course focuses on the use of probabilistic methods and techniques to analyze complex systems and problems. The course covers topics such as probability theory, statistical methods, random processes, and uncertainty quantification, as well as their applications in various fields. The main topics covered by the course will be definitions of probability, random variables, conditional distributions, random vectors, discrete and continuous probability distributions, Bayesian inference, Bayesian model updating, Bayesian computational tools, data sampling. In addition, the course will include classroom exercises using Matlab to provide hands-on learning opportunities for students. The course will be held by Dr Laura Ierimonti from University of Perugia.
18.	Waste materials for sustainable road construction	12	primo anno	La finalità del corso è quella di fornire agli studenti un quadro generale nell’ambito delle principali tipologie e delle relative possibilità di impiego di materiali di riciclo nei vari strati di una pavimentazione stradale quale risorsa alternativa ai materiali tradizionali. Vengono analizzate le peculiarità delle tecnologie costruttive per la realizzazione di pavimentazioni sostenibili, con focus di ricerca sull’idoneità dei materiali utilizzati. Il corso presenta applicazioni pratiche relative ai diversi strati della pavimentazione, tra le quali la stabilizzazione dei terreni di sottofondo con l’impiego di biomasse, la realizzazione di strati profondi con l’utilizzo di aggregati di riciclo, la tecnica di riciclaggio a freddo delle pavimentazioni esistenti, l’utilizzo di conglomerati bituminosi che inglobano scorie di diversa natura. Il corso sarà tenuto dall'Ing. Alessandro Corradini, RTDA del Dipartimento.