33928 - MECCANICA DELLE MACCHINE M

Conoscenze e abilità da conseguire

Lo studente acquisisce le tematiche inerenti la modellazione dei sistemi meccanici, con riferimento ai sistemi multibody e alle vibrazioni meccaniche. Egli, inoltre, acquisisce gli elementi fondamentali che stanno alla base dell'identificazione dell'insorgere del danno nei sistemi meccanici con particolare enfasi alle tecniche di rilievo ed elaborazione dei segnali di monitoraggio.

Contenuti

 

RICHIAMI DI DINAMICA

Problemi diretto e inverso. Dinamica del moto piano. Quantità di moto e momento della quantità di moto. Azioni d'inerzia. Energia cinetica. Equivalenza dinamica. Analisi cinetostatica del quadrilatero articolato: metodo globale. Metodo dell'apertura della catena cinematica.  Riduzione delle masse. Scelta di un motoriduttore. Esempi. Il problema dinamico inverso. Sistemi con un solo gdl. Equazione del moto. Espressione del momento d'inerzia ridotto.

DINAMICA DEL MOTO GENERALE

Azioni d'inerzia risultanti. Tensore d'inerzia. Energia cinetica. Equivalenza dinamica. Equazioni fondamentali della dinamica. Applicazioni. Analisi cinematica di un manipolatore RR. Analisi dinamica di un manipolatore RR mediante le equazioni di Lagrange.

VIBRAZIONI DI SISTEMI DISCRETI                           

Sistemi con 1 gdl. Moto libero. Metodi energetici. Applicazioni. Metodo di Rayleigh. Esempi. Risposta forzata all'eccitazione armonica. Procedimento analitico-grafico. Eccitazione periodica. Eccitazione armonica in risonanza. Lavoro dissipato. Decremento logaritmico. Banda di mezza potenza. Isolamento delle vibrazioni. Antivibranti commerciali. Blocchi d'inerzia.  Isolamento dalla base vibrante. Sismografo. Carrello su strada. Risposta all'impulso e all'eccitazione generica.

Sistemi con due gdl. Equazioni del moto. Frequenze proprie e modi di vibrare. Moto libero. Esempi di sistemi con due gdl. Matrici massa e di rigidezza. Matrice dinamica. Autovalori e autovettori. Normalizzazione dei modi. Ortogonalità dei modi. Vibrazioni forzate. Risonanze e antirisonanza. Assorbitore dinamico.  Sospensioni degli autoveicoli.                   

Sistemi con molti gdl. Matrice dinamica. Autovalori e autovettori. Ortogonalità dei modi. Disaccoppiamento delle equazioni. Sistemi smorzati. Smorzamento proporzionale. Vibrazioni forzate. Approccio modale e pseudomodale. Modi di corpo rigido. Esempio: analisi di un sistema con tre gdl.

SISTEMI CONTINUI

Vibrazioni della corda. Esempio: vibrazioni libere di una corda con particolari condizioni iniziali. Vibrazioni assiali. Esempio: vibrazioni libere di un'asta con particolari condizioni al contorno. Impostazione dello studio delle vibrazioni torsionali. Vibrazioni libere delle travi. Condizioni al contorno. Trave semplicemente appoggiata e trave a mensola. Vibrazioni forzate di una trave. Esempio. Vibrazioni libere delle membrane. Modi di vibrare di una membrana rettangolare. Sensibilità modale.

MODELLAZIONE E SIMULAZIONE

Modellazione a parametri concentrati di aste e di travi. Modellazione di meccanismi. Modellazione delle inerzie, delle rigidezza, dell'attrito, dei giochi. Modellazione di un meccanismo con camma. Introduzione all'impiego di Simulink. Simulazione di sistemi meccanici elementari. Esempi di applicazione di Simulink.

METODO DEGLI ELEMENTI FINITI

Elemento asta. Asta modellata con uno, due e più elementi. Coordinate locali e coordinate globali. Elemento torsionale. Elemento trave. Trave a mensola. Forze concentrate. Esempio di applicazione.

MISURE DI VIBRAZIONI

Scelta della grandezza da misurare. Catena di misura. Caratterizzazione del segnale. Campionamento, aliasing, quantizzazione. Analisi in frequenza. Serie di Fourier. Trasformata di Fourier. DFT e FFT. Dispersione. Teorema della convoluzione. Finestre. Parametri di acquisizione. Medie sincrone. Modulazione. Trasduttori. Accelerometro piezoelettrico. Modello a 1 gdl. Impiego dell'accelerometro.

ANALISI MODALE

Fondamenti analitici dell'analisi modale. Misura dello smorzamento. Eccitazione. Procedimento sperimentale.

EFFETTI DELLE VIBRAZIONI

Effetti sull'uomo. Il sistema mano-braccio. Vibrazioni trasmesse al corpo intero.

MONITORAGGIO E DIAGNOSTICA INDUSTRIALE

Severità di vibrazione. Manutenzione sotto condizione. Analisi del segnale per la manutenzione e la diagnostica industriale.

DINAMICA DEI ROTORI

Equilibratura dei rotori rigidi. Velocità critiche flessionali. Rotore di Jeffcott. Frequenze proprie e velocità critiche. Rotore rigido su supporti cedevoli. Rotore con più dischi. Rotore con disco in posizione generica. Effetto giroscopico. Rotore con sezione non assialsimmetrica. Vibrazioni parametriche.

DIAGNOSTICA DEI SISTEMI MECCANICI

Generalità sulle politiche di manutenzione. Elementi di analisi dei dati. Acquisizione ed elaborazione dei dati. Trasduttori di vibrazione. Diagnostica: cuscinetti volventi; cuscinetti a strisciamento; ingranaggi; squilibri; rotori con palettature.

Testi/Bibliografia

-U. Meneghetti, A. Maggiore, E. Funaioli, "Lezioni di Meccanica applicata alle macchine. Terza parte: Dinamica e vibrazioni delle macchhine", Patron Editore, Bologna, 2010, ISBN978-88-555-3092-7
-Appunti preparati dal docente.

Metodi didattici

Il corso è basato su lezioni, durante le quali verranno trattati gli argomenti in programma, e su esercitazioni che proporranno esempi applicativi relativi ai temi affrontati nelle lezioni.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento è costituita da una prova orale, basata sulla discussione degli argomenti svolti durante le lezioni e le esercitazioni.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna luminosa, PC, videoproiettore.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Alberto Maggiore

Consulta il sito web di Umberto Meneghetti