MODELLISTICA E SIMULAZIONE DEI SISTEMI MECCANICI

Anno accademico 2019/2020 - 1° anno - Curriculum Advanced Mechanical design, Curriculum Energy and Enviroment e Curriculum Mechatronics and Manifacturing
Docente: Gabriele FICHERA
Crediti: 9
SSD: ING-IND/13 - MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE
Organizzazione didattica: 225 ore d'impegno totale, 138 di studio individuale, 42 di lezione frontale, 45 di esercitazione
Semestre:

Obiettivi formativi

Instaurare la capacità di formulare e creare modelli numerici in grado di simulare la risposta dinamica, nel dominio del tempo e della frequenza, di sistemi meccanici complessi e di valutarne la stabilità in relazione ai campi di forze applicati.

Trasmettere i concetti basilari delle tecniche di discretizzazione dei sistemi meccanici ed apprendere l'utilizzo di idonei codici di calcolo (Matlab ®) per risolverne le equazioni del moto.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Lezioni frontali, laboratorio didattico Matlab, laboratorio di meccanica delle vibrazioni


Prerequisiti richiesti

Fondamenti di meccanica applicata alle macchine; conoscenza delle equazioni della dinamica Newtoniana; conoscenza dei sistemi di equazioni differenziali del secondo ordine a coefficienti costanti e dei relativi metodi di risoluzione.


Frequenza lezioni

La frequenza delle lezioni è obbligatoria, come stabilito dal Corso di Studi.


Contenuti del corso

Modellazione dei sistemi meccanici discreti a 2-n gradi di libertà: approccio sistematico per la scrittura delle equazioni del moto; il metodo Multi-Body; calcolo della posizione di equilibrio statico; linearizzazione delle equazioni nell'intorno dell’equilibrio; calcolo di frequenze proprie, modi di vibrare e risposta in frequenza; approccio modale; sistemi soggetti a forze non lineari; risposta temporale mediante integrazione numerica delle equazioni del moto. Esempi applicativi in Matlab ® (studio del ride-comfort di un veicolo).

Vibrazioni nei continui: equazioni dei continui fune e trave; calcolo di frequenze proprie e modi di vibrare. Smorzamento strutturale ed isteretico.

Metodo degli Elementi Finiti: le funzioni di forma per gli elementi fune e trave; calcolo di frequenze proprie e modi di vibrare; calcolo della risposta forzata; esempi applicativi.

Sistemi ad 1 e 2 gradi di libertà soggetti a campi di forze: discussione delle condizioni di stabilità; campo di forze aerodinamiche e instabilità dei profili alari; instabilità nei cuscinetti; esempi applicativi in Matlab ®.

Dinamica dei veicoli stradali: equazioni del moto, moto in rettilineo e in curva, ride-comfort, studio della stabilità.

Tecniche di identificazione modale. Laboratorio di misura delle vibrazioni e analisi modale.


Testi di riferimento

1) G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 e vol. 2, Polipress , Milano

2) G. Genta, "Meccanica dell'autoveicolo", V edizione, Levrotto & Bella, Torino.

3) G. Diana, F. Cheli, “Advanced Dynamics of Mechanical Systems”, Springer

4) G. Genta, L.Morello, "The automotive chassis", Volume 2: system design, Springer



Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1modi e frequenze proprie sistemi a 2-n gdl G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 
2risposta forzata e moto imposto ai vincoli per sistemi a n gdl G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 
3analisi modale G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 
4metodi di scrittura delle equazioni lineari per sistemi dinamici a n gdl G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 
5assorbitore dinamico G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 
6identificazione dello smorzamento e smorzamento isteretico G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 
7sistemi di sospensione a 1 e 2 gdl G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 
8ride-comfort del veicolo modello a 10 gdl G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1; dispense del docente 
9tasselli in gomma-metallo e idraulici per il controllo delle vibrazioni G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1; dispense del docente 
10modi e frequenze proprie dei sistemi continui: fune G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 
11modi e frequenze proprie dei sistemi continui: trave G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 
12modi e frequenze proprie dei sistemi continui: trave con carico assiale G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 
13principi di base del metodo agli elementi finiti G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 
14funzioni di forma per gli elmenti fune e trave G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 
15assemblaggio delle matrici in un esempio applicativo di fune tesata per linea elettrica aerea G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 
16studio della stabilità dei sistemi a 1 e 2 gdl: definizione delle forme di instabilità G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 2 
17stabilità di un sistema a 2gdl non smorzato in un campo di forze posizionali G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 2 
18stabilità di un cuscinetto a lubrificazione idrodinamica G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 2 
19 stabilità dei profili alari a 1 e 2 gdl G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 2 
20esercizi in Matlab sulla stabilità dei profili alari G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 2 
21sistemi per la misura delle vibrazioni, principi di analisi dei segnalidispense del docente 
22studio delle forze al contatto pneumatico-stradaG. Genta, "meccanica dell'autoveicolo" 
23dinamica del veicolo in rettilineo: moto a velocità costante, accelerazioneG. Genta, "meccanica dell'autoveicolo" 
24dinamica del veicolo in rettilineo: frenataG. Genta, "meccanica dell'autoveicolo" 
25forze agenti sugli autoveicoli stradaliG. Genta, ''meccanica dell'autoveicolo'' 
26dinamica del veicolo: moto in curva a velocità costanteG. Genta, "meccanica dell'autoveicolo" 
27dinamica del veicolo: modello single-trackG. Genta, "meccanica dell'autoveicolo" 
28dinamica del veicolo: moto in curva in transitorio e studio della stabilitàG. Genta, "meccanica dell'autoveicolo" 
29dinamica del veicolo: ride-comfortG. Genta, "meccanica dell'autoveicolo" 
30modello in Matlab per lo studio del ride-comfort di un'autovetturaG. Genta, ''meccanica dell'autoveicolo''; dispense del docente 

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

Prova scritta, valutazione degli elaborati di corso.


Esempi di domande e/o esercizi frequenti

disponibili su

http://www.dii.unict.it/users/gfichera/MSIM.htm

http://studium.unict.it