DINAMICA DEI SISTEMI MULTIBODY E DELL'AUTOVEICOLO

La prima parte del corso intende fornire i concetti di base per la formulazione delle equazioni della dinamica di corpi rigidi e deformabili. Verranno forniti tutti gli aspetti computazionali per l'analisi assistita al calcolatore dei sistemi Multibody. A partire dall'analisi cinematica di sistemi vincolati, i metodi computazionali in cinematica saranno discussi usando diverse formulazioni. Verrà descritta l'implementazione numerica di diverse formulazioni dinamiche, con particolare riguardo alle equazioni differenziali algebriche. Verranno analizzati i principali schemi di integrazione numerica e applicati a sistemi Multibody generali.

La seconda parte del corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti i concetti fondamentali della dinamica del veicolo, analizzando le forze che governano il loro moto e determinano le prestazioni di handling (accelerazione, frenata e moto in curva) e comfort vibrazionale. Si forniranno le conoscenze teorico-pratiche per eseguire l’analisi elasto-cinematica dei sistemi sospensivi e determinarne le grandezze caratteristiche, correlate alle prestazioni di handling e di ride-comfort. Inoltre, verranno analizzati i metodi numerici più diffusi per la modellazione dello pneumatico. Le nozioni acquisite sul metodo Multibody verranno impiegate per realizzare modelli di simulazione per l’analisi elasto-cinematica delle sospensioni o l’analisi dinamica del veicolo completo.

Le competenze acquisite sono in accordo con gli obiettivi 4, 8, 9 dell’Agenda 2030 delle Nazioni Unite per lo sviluppo sostenibile.

DESCRITTORI DI DUBLINO:

Lo studente amplierà le conoscenze del primo ciclo sviluppando una propensione all'aggiornamento avanzato e all'elaborazione di idee originali nelle tecniche di progettazione, con particolare attenzione alla sostenibilità. Sarà in grado di reperire e gestire codici di calcolo per risolvere problemi complessi, proponendo e confrontando soluzioni tecniche alternative in contesti industriali e interdisciplinari. Possiederà una solida autonomia di giudizio che gli consentirà di valutare criticamente i progetti del settore e integrare considerazioni etiche e ambientali nelle proprie scelte. Dimostrerà spiccate abilità comunicative, sapendo relazionarsi efficacemente in team e trasmettere i risultati del proprio lavoro — tramite relazioni o note tecniche — sia a specialisti e maestranze, sia a interlocutori meno qualificati. Infine, svilupperà capacità di apprendimento che gli permetteranno di aggiornarsi autonomamente e adattarsi con prontezza all'evoluzione tecnologica del settore meccanico.

lezioni: 28 ore

esercitazioni: 65 ore

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel Syllabus.

Analisi 1 (Formativa)(importante),

Analisi 2 (Formativa)(importante),

Algebra Lineare (Formativa)(indispensabile),

Meccanica razionale (Culturale) (Utile), 

Meccanica Applicata alle Macchine (Culturale) (Utile).

obbligatoria

1. - Introduzione ai sistemi multibody
2. - Fondamenti di cinematica planare e spaziale

• Matrici di rotazione, invarianti e parametrizzazione delle rotazioni
• Velocità angolare e instant screw
• Sistemi di coordinate
• Cinematica del corpo rigido

3. - Analisi cinematica di sistemi vincolati

• Giunti ed equazioni dei vincoli piani e spaziali
• L'algoritmo di Newton-Raphson

4. - Fondamenti di dinamica planare e spaziale

• Richiami di dinamica del corpo rigido
• Equazioni vincolate del moto e DAE
• Forze di reazione e moltiplicatori di Lagrange
• Dinamica inversa ed esempi

5. - Dinamica diretta

• La stabilizzazione di Baumgarte
• Formulazioni Penalty e Augmented Lagrangian
• Concetti di base sull'integrazione numerica dell'equazioni del moto
• L'algoritmo di Runge-Kutta ed applicazioni
• L'algoritmo di Newmark

6. - Introduzione alla dinamica del veicolo.

• Prestazioni del veicolo stradale: handling, comfort di marcia, sicurezza
• Forze agenti sul veicolo
• Pneumatici

7. - Dinamica longitudinale

• Layout delle trasmissioni
• Moto longitudinale a velocità costante, calcolo della velocità massima
• Prestazioni in accelerazione: equazioni di base, accelerazione massima e limite di scorrimento
• Prestazioni di frenata: equazioni di base, decelerazione longitudinale massima

8. - Sospensioni e sistemi di sterzo

• Principali parametri delle sospensioni, cinematica, rigidezza al rollio
• Analisi elasto-cinematica (K&C)
• Simulazione multibody di test K&C

9. - Moto in curva e handling

• Modello mono-traccia: equazioni di base, sottosterzo / sovrasterzo, margine statico, derivate di stabilità del veicolo, dinamica transitoria
• Trasferimento del carico verticale, effetti delle sospensioni in curva, movimento di rollio e distribuzione della rigidezza di rollio
• Simulazione multibody del handling veicolo

Genta G., Morello L. (2007). The automotive chassis Vol. 1 – Components design; Vol. 2 – System design. Springer. (Dinamica autoveicolo)

Dispense. (Multibody)

Esame scritto (3 ore)

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. È possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata — Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del proprio Dipartimento (https://www.cinap.unict.it/content/referenti).

 

MULTIBODY SIMULATION

• rotazione di un corpo rigido

• Cinematica dei sistemi vincolati

• Equazioni vincolate del moto e DAE

• Forze di reazione e moltiplicatori di Lagrange

• La stabilizzazione di Baumgarte

VEHICLES DYNAMICS

• Trasmissione della forza al contatto pneumatico-strada ed esempi di calcolo
• Accelerazione e decelerazione massima su strada piana
• Curva di sottosterzo e gradiente
• Parametri caratteristici delle sospensioni e metodi di calcolo)