CURRICULUM FORMATIVO E PROFESSIONALE
Il Prof. Leonardo BERTINI si è laureato con lode in Ingegneria Nucleare presso la facoltà di Ingegneria dell’Università di Pisa il 28 Luglio 1980.
Nel periodo immediatamente successivo alla laurea, ha operato per circa tre anni, in qualità di ingegnere, presso gli uffici tecnici di due aziende nazionali operanti nel settore meccanico: la Nuovo Pignone di Firenze (dal Dicembre 1980 al Settembre 1981) e la Costruzioni Metalliche FINSIDER (CMF) di Livorno (dal Settembre 1981 al Febbraio 1984).
Nel periodo trascorso presso la “Nuovo Pignone”, il Prof. Bertini si è occupato principalmente delle problematiche connesse con l’integrità strutturale di alcune componenti delle turbine a vapore, con particolare riguardo per le vibrazioni degli stadi di bassa pressione e per le rotture provocate da fenomeni di corrosione-fatica. Presso la CMF, operante nel settore della costruzione di strutture metalliche di grandi dimensioni, il Prof. Bertini si è invece occupato di “Computer Aided Engineering”, sviluppando, tra l’altro, un programma dedicato all’automazione della progettazione di tralicci per elettrodotti.
Dal Marzo 1984 al Novembre 1986 il Prof. Bertini ha seguito il corso di Dottorato di Ricerca in “Meccanica dei Materiali”, svolgendo una ricerca nel campo della corrosione-fatica di acciai strutturali in ambiente marino.
Dal 1988 si è inserito nel personale di ruolo dell’Università di Pisa, dove ha ricoperto dal 1° novembre 1992 al 31 dicembre 1999 il ruolo di Professore Associato nel SSD “Progettazione Meccanica e Costruzione di Macchine”. Dal 1° gennaio 2000 è infine divenuto Professore Ordinario nello stesso SSD, ed è stato confermato in ruolo nel giugno 2003.
INCARICHI ISTITUZIONALI
Dal 2000 al 2002 ha svolto il ruolo di Vicepresidente del Consiglio di Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università di Pisa. In questo ruolo è stato attivamente coinvolto in prima persona nella organizzazione del Corso di Laurea triennale e del Corso di Laurea Specialistica in Ing. Meccanica, in accordo con il nuovo ordinamento disposto dal Ministero dell’Università.
Dal gennaio 2003 è divenuto Presidente del Consiglio di Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria Meccanica presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università di Pisa.
Dal 29 giugno 2005 sino al 2 febbraio 2009 ha svolto il ruolo di Direttore della Scuola di Dottorato in Ingegneria “Leonardo da Vinci” dell’Università di Pisa.
A partire dal 2 febbraio 2009 e sino al 31/10 2012 è stato Vice-Preside della Facoltà di Ingegneria dell’Università di Pisa,
Per diversi anni ha svolto il ruolo di membro esperto e poi effettivo della Commissione Brevetti dell’Università di Pisa.
Dal 1/11/2016 al 31/10/2022 è stato Delegato del Rettore dell’Università di Pisa per la promozione di spin-off, start-up e brevetti (in questa veste è stato l’ideatore ed il principale organizzatore del “Contamination Lab” dell’Università di Pisa, organismo deputato alla organizzazione di attività didattiche e di supporto e promozione ed allo sviluppo di iniziative imprenditoriali da parte di docenti e studenti dell’Ateneo, che ha condotto, nel periodo 2018-2022, alla creazione di 12 nuovi progetti di impresa).
Dal 1993 al 2000 ha fatto parte del Consiglio Direttivo dell’Associazione Italiana per l’Analisi delle Sollecitazioni, attualmente Società Scientifica operante nel campo della Progettazione Meccanica e della Costruzione di Macchine, svolgendo anche dal 1993 al 1997, le funzioni di Segretario Amministrativo e Tesoriere. Dal 1998 al 2003 è stato nominato revisore dei conti. Infine, dal 2005 al 2007, è stato Presidente della stessa associazione.
CURRICULUM SCIENTIFICO
Dal 1984, sua data di ingresso nello staff dell’Università di Pisa, il Prof. Bertini ha partecipato assumendone in prima persona la direzione dopo la nomina a Professore Associato nel 1992, allo svolgimento di numerosi programmi di ricerca finanziati da Enti pubblici e privati, alcuni dei quali di notevole complessità, che hanno richiesto il coordinamento di gruppi di lavoro numerosi ed articolati e l’organizzazione di attività sperimentali e teoriche particolarmente complesse.
Questa attività di ricerca teorica ed applicata è stata molto spesso svolta in collaborazione con aziende leader in campo nazionale ed internazionale, al fine di non perdere di vista gli aspetti applicativi e quelli legati al trasferimento tecnologico, ma, anzi, utilizzando tali collaborazioni proprio per individuare anche quegli aspetti della ricerca di base maggiormente richiedenti uno sviluppo scientifico e teorico.
Il Prof. Bertini è stato membro del Comitato Scientifico di numerosi Convegni Nazionali ed Internazionali ed ha svolto attività di “referee” per numerose riviste internazionali di grande rilevanza, tra cui: Engineering Fracture Mechanics, International Journal of Fatigue, Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures, Composites and Structures e numerose riviste riconducibili alle ASME.
Egli è membro dell’Italian Scientists Association (ISA) sin dalla sua fondazione.
Il Prof. Leonardo BERTINI è sempre risultato in possesso dei requisiti necessari per la partecipazione alle Commissioni giudicatrici per il conseguimento dell’Abilitazione Scientifica Nazionale (ASN), sin dalla prima applicazione, e ha sempre presentato domanda, pur non essendo mai stato sorteggiato.
Nel seguito vengono illustrati i principali settori in cui ha operato ed i più significativi risultati ottenuti.
Meccanica dei materiali
Fatica ad alta temperatura e creep
Gli studi in questo settore si sono concentrati sulla caratterizzazione del fenomeno dell’interazione creep-fatica e sulla qualificazione delle tecniche di analisi e modelli di previsione ad essi relativi. Per quanto concerne il secondo aspetto, è stata studiata in modo particolare l’influenza di storie di carico complesse e/o di sollecitazioni di tipo multiassiale, fornendo un contributo alla qualificazione di tecniche di analisi affidabili in sede di progetto.
Le attività di ricerca in questo settore sono state condotte in collaborazione con enti di ricerca e comitati scientifici italiani e stranieri (ENEA, EC Working Groups on “Codes and Standard” AG 2 ed AGT 9B)
Fatica in ambiente corrosivo
Il Prof. Bertini ha condotto un’ampia attività teorica e sperimentale concernente il comportamento di acciai strutturali in condizioni di fatica-corrosione. Le ricerche hanno riguardato in particolare la velocità di propagazione di fessure per fatica in ambiente marino, in diverse condizioni di protezione catodica, (acciai per applicazioni “offshore”) ed in ambienti operativi tipici delle applicazioni geotermiche (acciai per batterie di perforazione).
Le attività di questo settore sono state condotte in collaborazione con aziende come Enel e Tecnomare ed hanno compreso, tra l’altro, la partecipazione ad un progetto Europeo “Thermie” in collaborazione con l’University College London.
Meccanica della frattura
In questo campo il lavoro di ricerca si è svolto principalmente nel settore teorico-matematico delle “Weight Functions” (WF), per la determinazione delle quali è stato proposto un nuovo approccio basato sull’impiego di una particolare proprietà delle WF stesse, che richiede oneri computazionali sensibilmente ridotti rispetto alle tecniche tradizionali.
Un risultato di rilevante interesse scientifico ed applicativo è stato poi la dimostrazione che la WF consente un’accurata valutazione dello stato di tensione completo (comprensivo anche dei termini non singolari) davanti all’apice del difetto.
È stata dimostrata, anche con applicazioni sperimentali, la capacità delle WF di prevedere correttamente l’effetto di campi di autotensione sulla velocità di avanzamento di fessure per fatica (Fatigue Crack Growth Rate, FCGR).
Sono state sviluppate le WF per alcuni casi di rilevante interesse, tra cui la fessura semi-ellittica superficiale soggetta a stati di tensione del tutto generali e la fessura superficiale inclinata, dimostrando la loro utilizzabilità anche per la soluzione di problemi non lineari (contatto tra le superfici della frattura).
È stata infine proposta una tecnica del tutto innovativa per l’impiego delle WF nella previsione della pressione interna massima applicabile all’interno di un recipiente pressurizzato basato su sistemi di tenuta del tipo “Metal to metal”, prima di produrre perdite di fluido.
Materiali compositi
In questo settore, sono stati condotti studi volti a caratterizzare i meccanismi di danneggiamento del materiale, con particolare riferimento a quelli operanti in presenza di carichi ciclici (delaminazioni), ed allo sviluppo di strumenti di previsione basati sull’impiego di modelli non lineari 3-D basati sul Finite Element Method (FEM) per la valutazione dei parametri di Meccanica della Frattura.
Infragilimento da idrogeno
Sono stati condotti studi volti a caratterizzare l’influenza di alcuni parametri rilevanti (composizione chimica, trattamento termico, multiassialità dello stato di tensione, presenza di intagli) sulla suscettibilità all’infragilimento da idrogeno di alcune classi di acciai a bassa attivazione proposti per la realizzazione della prima parete dei futuri reattori a fusione.
Sono state inoltre sviluppate tecniche di prova innovative, basate sull’impiego di provini cavi internamente pressurizzati con idrogeno attraverso il rilascio di quest’ultimo da idruri, che hanno consentito di condurre “test” in presenza di concentrazioni di idrogeno molto elevate e di alte temperature. Questo tipo di test è stato tra i precursori della tecnica, oggi largamente diffusa nell’ambito dello studio dell’interazione tra idrogeno e materiali metallici, basata su provini “hollow”.
Materiali sinterizzati
Sono stati condotti studi sul comportamento meccanico di acciai sinterizzati, analizzando l’effetto della porosità, delle caratteristiche meccaniche del materiale costituente le polveri e della presenza di diversi tipi di intagli, e pervenendo alla proposta di una specifica legge empirica correlante la duttilità a frattura con il grado di multiassialità.
Riporti ceramici
In questo settore è stata condotta un’articolata attività sperimentale, volta alla messa a punto di affidabili tecniche per la misura delle principali proprietà meccaniche (modulo di Young, coefficiente di Poisson, coefficiente di dilatazione termica) di riporti ceramici. Le tecniche di misura sviluppate sono state poi impiegate per la caratterizzazione di rivestimenti a due strati (bond coat + top coat) su substrato di superlega di Nichel destinati ad essere impiegati nel campo delle turbine a gas.
Additive Manufacturing
In questo campo, il Prof. Bertini è stato l’ideatore e l’organizzatore di uno dei primi laboratori universitari sperimentali italiani per lo studio dei processi di Additive Manufacturing di materiali metallici.
Oltre a condurre campagne sperimentali sulle proprietà statiche ed a fatica di materiali ottenuti tramite questa tecnica innovativa, ha concentrato la sua attenzione sulla simulazione del processo di fabbricazione.
In questo settore, insieme al suo gruppo di lavoro, ha ideato messo a punto una tecnica integrata “multilevel”, basata sull’uso coordinato di metodi analitici e FEM per la trattazione dei diversi livelli del processo, da quello microscopico a quello del componente finale, al fine di consentire la previsione dell’effetto dei diversi parametri del processo stesso sulle proprietà meccaniche, sulle distorsioni e sulla distribuzione delle tensioni residue.
Resistenza a fatica di giunti saldati
Sono state condotte, in collaborazione con le industrie del settore ferroviario e automobilistico estesi studi sperimentali sul comportamento a fatica di giunti saldati, di dimensioni variabili da pochi millimetri (saldature laser su iniettori) a decine di centimetri (saldature di carrelli ferroviari e di bracci di sospensione). Il principale scopo di questi studi è stato lo sviluppo e qualificazione di tecniche per la previsione della vita a fatica di giunzioni saldate presenti in componenti meccanici in scala reale, basate su una qualificazione sperimentale e su strumenti FEM.
Metodi sperimentali
Tensioni residue
Per quanto riguarda le tensioni residue (o autotensioni), le attività di ricerca sono state orientate alla messa a punto di nuove tecniche di misura ed all’analisi degli effetti sulla propagazione di fessure per fatica.
È stata messa a punto una tecnica distruttiva ibrida, basata su rilievi estensimetrici e su coefficienti di influenza ottenuti tramite modelli FEM che consente una stima completa dei campi di autotensioni presenti all’interno di componenti meccanici, anche di grandi dimensioni.
Sono state inoltre elaborate due importanti estensioni della tecnica semi-distruttiva detta “del foro (cieco o passante)”, che consentono la misura di tensioni residue aventi valore molto elevato (fino al 90% della tensione di snervamento) o variabili nello spessore.
A quest’ultimo fine, sono state sviluppate per la prima volta delle funzioni di influenza che forniscono in forma analitica, in funzione della distanza dalla superficie, la relazione intercorrente tra il valore locale delle componenti equibiassiali e di taglio dello stato di autotensione e le corrispondenti letture fornite da una classica rosetta a tre estensimetri.
Tecniche a campo intero
E’ stata messa a punto una versione automatizzata del metodo del reticolo per la misura di deformazioni in problemi bi-dimensionali, basata sull’impiego di sistemi di acquisizione ed elaborazione delle immagini.
Analisi modale
È stata sviluppata e messa a punto una innovativa stazione di prova in grado di condurre, in forma completamente automatizzata sotto controllo di un computer, l’analisi modale di componenti in scala reale (determinazione sperimentale dei modi propri e delle relative forme modali). Il sistema si basa su di un braccio robotico e su un sistema di misura di vibrazioni senza contatto (velocimetro laser ad effetto Doppler).
Il sistema è stato impiegato per la determinazione delle proprietà modali di giranti di compressori centrifughi.
Caratterizzazione di proprietà meccaniche tramite prove non convenzionali
Gli studi in questo settore hanno riguardato la messa a punto di tecniche per la determinazione della curva s-e di materiali metallici, da utilizzare in casi in cui non si possa ricorrere alla classica prova di trazione (Es. materiale disponibile solo in quantità molto esigue (come nel caso di provini sottoposti ad irraggiamento in acceleratori), proprietà meccaniche fortemente variabili da punto a punto (come nel caso di giunti saldati, controlli non distruttivi in linea, etc.).
E’ stata sviluppata una tecnica innovativa che consente, in base ai risultati di una prova di indentazione sferica strumentata, di ricavare con buona precisione la curva s-e del materiale, compreso il tratto elasto-plastico. La tecnica si basa sui risultati di una serie di accurate simulazioni numeriche FEM della prova di indentazione, condotte facendo uso di una ampia gamma di proprietà del materiale. Partendo da tali risultati è stato possibile mettere a punto una tecnica iterativa che permette di determinare con soddisfacente accuratezza la curva s-e, attraverso il confronto tra la curva di indentazione sperimentale e quelle simulate tramite FEM.
Analisi di strutture e componenti in scala reale
L’impiego di risultati ottenuti in laboratorio su provini per la previsione del comportamento in esercizio di componenti meccaniche in scala reale è un obiettivo, come è facile immaginare, non semplice e soggetto a molte incertezze. Per questo il prof. Bertini ha condotto numerosi studi volti a definire le migliori tecniche applicabili per la previsione del comportamento in esercizio di componenti “full scale”.
Batterie di perforazione petrolifera
Sono state sviluppate delle originali macchine di prova “a risonanza”, che si sono dimostrate molto efficienti ed accurate, in grado di sottoporre a test in condizioni simili a quelle operative elementi di batterie di perforazione petrolifera in piena scala (Drill Collars e Drill Pipes).
Questo ha consentito di condurre numerose campagne di prova, in collaborazione con importanti aziende del settore petrolifero italiano (ENI) e straniero (Germania, Giappone).
Alle attività sperimentali si è accompagnato lo sviluppo di modelli numerici che hanno consentito una ridefinizione della geometria delle giunzioni dei componenti al fine di ottimizzarne la resistenza a fatica.
Bracci sospensione per scooter
È stata condotta un’attività di ricerca teorica e sperimentale volta alla qualificazione di procedure per la previsione della resistenza a fatica di bracci sospensione in alluminio pressofuso per applicazioni veicolistiche. Sono state condotte prove sia su piccoli campioni che su particolari in piena scala, correlando i relativi risultati tramite modelli FEM operanti in campo non lineare e dimostrando la capacità dei modelli di prevedere correttamente la localizzazione della rottura del componente in scala reale sotto diverse combinazioni di carichi di flessione e torsione.
Cambi a variazione continua di rapporto (CVT)
È stata condotta una estesa campagna sperimentale, mettendo a punto un apposito banco prova, per lo studio del comportamento di cambi di velocità a variazione continua del rapporto di trasmissione (“Continuously Variable Transmissions o CVT), largamente usate usati su scooter e ciclomotori, e basati di una cinghia trapezoidale e su pulegge espansibili.
Lo studio si è proposto di caratterizzare la dipendenza del rendimento energetico delle trasmissioni CVT dalle condizioni operative e dalle caratteristiche della cinghia di trasmissione e delle pulegge.
Anche in questo caso, lo studio ha compreso sia test in piena scala, che prove di laboratorio sui componenti ed ha condotto a un modello analitico originale per la previsione del rendimento energetico.
CURRICULUM DIDATTICO
Il Prof. Leonardo BERTINI ha tenuto presso l’Università di Pisa, negli anni accademici che vanno dal 1992 al 2026, numerosi corsi riconducibili al suo SSD di appartenenza per i Corsi di laurea in Ingegneria Meccanica, Chimica ed Elettrica. Egli ha inoltre tenuto il corso di Costruzione di Macchine per il Corso di Laurea in Ingegneria dei Materiali dell’Università di Trento, dal 1993 al 2000.
Nello stesso periodo è stato relatore di numerose Tesi di Laurea e di Dottorato di Ricerca.
È stato, inoltre, membro dei Collegi dei Docenti dei Corsi di Dottorato di Ricerca in Ingegneria Meccanica e in Ingegneria dei Veicoli Terrestri dell’Università di Pisa.
PREMI E RICONOSCIMENTI
I lavori scientifici prodotti e gli altri contributi apportati alla comunità scientifica nazionale ed Internazionale sono valsi al Prof. Leonardo BERTINI i seguenti Premi e riconoscimenti:
- Premio AIAS (Associazione Italiana per l’Analisi delle Sollecitazioni) per l’anno 1992, per il miglior lavoro presentato al Congresso Nazionale
- Premio AIAS per l’anno 2000 per il miglior lavoro presentato al Congresso Nazionale
- Premio CEGB (Central Electricity Generating Board) 2010, conferito dall’Editorial Board del Journal of Strain Analysis for Engineering Design per il miglior Lavoro pubblicato sulla rivista
- Premio SMAU per l’Innovazione 2016, attribuito all’azienda spin off dell’Università di Pisa Letomec unitamente alla Electrolux
- CAE Conference Best Poster Award 2016
- AIAS Simulation Award 2017, per il miglior lavoro di simulazione numerica presentato al Congresso Nazionale
- AIAS Software Simulation Award 2019, per il miglior lavoro di simulazione numerica presentato al Congresso Nazionale
- “Ordine del Cherubino”, conferito dall’Università di Pisa, 2017
- Socio Onorario della Società Scientifica Associazione Italiana per l’Analisi delle Sollecitazioni (AIAS) dal 2025
- Alcuni dei lavori sul metodo del foro risultano citati nelle diverse versioni della specifica norma ASTM (American Society for Testing and materials) E837-20 “Standard Test Method for Determining Residual Stresses by the Hole-Drilling Strain-Gage Method”
- Professore Emerito dal 16 giugno 2026
TRASFERIMENTO TECNOLOGICO
Come risultato del costante impegno nello sviluppo degli aspetti applicativi, oltre che teorici, della ricerca, il Prof. Leonardo Bertini ha inoltre contribuito allo sviluppo dei seguenti brevetti:
- Dispositivo per la rilevazione di caratteristiche meccaniche di materiali, in particolare materiali metallici. TO2004A000535 depositato nel 2004 e successivamente acquistato dalla società Scienzia Machinale Srl e da questa esteso a livello internazionale nel 2009 (US 7,480,575 B2)
- Helios: Tecnica innovativa per la misura automatizzata del contenuto di idrogeno e del relativo coefficiente di diffusione nei materiali e relativo strumento di misura, 2012, (appartenente alla spin-off Letomec
- Scaling Method Based on a Pointwise Superposition Procedure and System thereof., N° 102020000017164, internazionale, depositato nel 2020
- Banco prova a fatica flessionale in risonanza con posizione dei supporti ad inseguimento controllato, N° 102023000020259, Italia, depositato nel 2022
Nel 2011, ha inoltre fondato, insieme ai proff. Marco Beghini e Renzo Valentini, la società Letomec, spin-off dell’Università di Pisa, operante nel campo dell’interazione tra materiali strutturali ed idrogeno e nelle tecnologie avanzate connesse con l’impiego di quest’ultimo come vettore energetico.
PUBBLICAZIONI
L’attività di ricerca del Prof. Bertini ha complessivamente prodotto circa 290 memorie, pubblicate sulle riviste internazionali e/o presentate a Convegni Nazionali ed internazionali del settore.