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.

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. Esempi. Il problema dinamico inverso. Sistemi con un solo gdl. Equazione del moto. Espressione del momento d'inerzia ridotto. Accoppiamento motore-utilizzatore.

Dinamica del moto generale. Azioni d'inerzia risultanti. Tensore d'inerzia. Energia cinetica. Equivalenza dinamica. Equazioni fondamentali della dinamica. Applicazioni.

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 di 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 una trasmissione meccanica e 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. Estrazione delle forme modali. 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. Diagnostica dei cuscinetti a rotolamento.

DINAMICA DEI ROTORI. Equilibratura dei rotori rigidi. Equilibratrici ipercritiche e subcritiche. Velocità critiche flessionali. Rotore di Jeffcott. Rotore con più dischi. Rotore rigido su supporti cedevoli. Frequenze proprie e velocità critiche. Rotore con disco in posizione generica. Effetto giroscopico.

Testi/Bibliografia

U. Meneghetti, A. Maggiore, E. Funaioli, 2011. LEZIONI DI MECCANICA APPLICATA ALLE MACHINE - TERZA PARTE: DINAMICA E VIBRAZIONI DELLE MACCHINE. Pàtron Editore, Bologna, ISBN 978 88 555 3136 8.

Metodi didattici

Lezioni con gesso e lavagna. Computer e proiettore sono impiegati come ausili complementari.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame orale.

Strumenti a supporto della didattica

Una esercitazione sperimentale sull'analisi delle vibrazioni.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Umberto Meneghetti