MODELLISTICA E SIMULAZIONE DEI SISTEMI MECCANICI
Anno accademico 2017/2018 - 1° annoCrediti: 9
Organizzazione didattica: 225 ore d'impegno totale, 138 di studio individuale, 42 di lezione frontale, 45 di esercitazione
Semestre: 1°
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.
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
| * | Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|---|
| 1 | * | modi e frequenze proprie sistemi a 2-n gdl | G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 |
| 2 | * | risposta forzata e moto imposto ai vincoli per sistemi a n gdl | G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 |
| 3 | * | analisi modale | G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 |
| 4 | * | metodi di scrittura delle equazioni lineari per sistemi dinamici a n gdl | G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 |
| 5 | assorbitore dinamico | G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 | |
| 6 | identificazione dello smorzamento e smorzamento isteretico | G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 | |
| 7 | * | sistemi di sospensione a 1 e 2 gdl | G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 |
| 8 | * | ride-comfort del veicolo modello a 10 gdl | G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1; dispense del docente |
| 9 | tasselli in gomma-metallo e idraulici per il controllo delle vibrazioni | G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1; dispense del docente | |
| 10 | * | modi e frequenze proprie dei sistemi continui: fune | G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 |
| 11 | * | modi e frequenze proprie dei sistemi continui: trave | G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 |
| 12 | modi e frequenze proprie dei sistemi continui: trave con carico assiale | G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 | |
| 13 | * | principi di base del metodo agli elementi finiti | G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 |
| 14 | funzioni di forma per gli elmenti fune e trave | G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 | |
| 15 | assemblaggio delle matrici in un esempio applicativo di fune tesata per linea elettrica aerea | G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 1 | |
| 16 | * | studio della stabilità dei sistemi a 1 e 2 gdl: definizione delle forme di instabilità | G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 2 |
| 17 | stabilità di un sistema a 2gdl non smorzato in un campo di forze posizionali | G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 2 | |
| 18 | stabilità 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 |
| 20 | * | esercizi in Matlab sulla stabilità dei profili alari | G. Diana, F. Cheli, “Dinamica dei sistemi meccanici”, vol. 2 |
| 21 | sistemi per la misura delle vibrazioni, principi di analisi dei segnali | dispense del docente | |
| 22 | studio delle forze al contatto pneumatico-strada | G. Genta, "meccanica dell'autoveicolo" | |
| 23 | dinamica del veicolo in rettilineo: moto a velocità costante, accelerazione | G. Genta, "meccanica dell'autoveicolo" | |
| 24 | dinamica del veicolo in rettilineo: frenata | G. Genta, "meccanica dell'autoveicolo" | |
| 25 | * | forze agenti sugli autoveicoli stradali | G. Genta, ''meccanica dell'autoveicolo'' |
| 26 | dinamica del veicolo: moto in curva a velocità costante | G. Genta, "meccanica dell'autoveicolo" | |
| 27 | dinamica del veicolo: modello single-track | G. Genta, "meccanica dell'autoveicolo" | |
| 28 | dinamica del veicolo: moto in curva in transitorio e studio della stabilità | G. Genta, "meccanica dell'autoveicolo" | |
| 29 | dinamica del veicolo: ride-comfort | G. Genta, "meccanica dell'autoveicolo" | |
| 30 | * | modello in Matlab per lo studio del ride-comfort di un'autovettura | G. Genta, ''meccanica dell'autoveicolo''; dispense del docente |
N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame.
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Prova scritta, valutazione degli elaborati di corso.