1) Comprendere l'apporto che l'elevato numero di gradi di
libertà e qualità delle misure ottiche (ESPI, LDV e Correlazione
d'Immagine) possa dare nell'analisi dinamica di componenti
complessi; per una più accurata valutazione delle
tensioni-deformazioni dinamiche, nella stima della vita a fatica e
dell'affidabilità; per le simulazioni vibro-acustiche di
irradiazione sonora di superfici; analisi non distruttive con
misure ottiche.
2) Costruzione del modello modale linearizzato di meccanismi
spaziali complessi in tutti gli intorni delle configurazioni
cinematicamente ammissibili esplorate nel dominio di lavoro, con
tecniche multibody, modali e dei moltiplicatori di Lagrange, per la
definizione delle condizioni al contorno, dei vincoli e dei membri
flessibili. Esplorare la variabilità delle proprietà dinamiche dei
meccanismi al variare della loro configurazione cinematica.
3)Diagnostica e modellazione della difettologia di componenti
meccanici quali ruote dentate e cuscinetti; identificazione del
danno basata sull'analisi di segnali vibro-acustici; dinamica dei
rotori.
4)Miglioramento della stima delle forze di taglio in macchine
utensili tramite filtraggio delle azioni d'inerzia dell'apparato di
misura, dovute al moto di corpo rigido, dalle misure di forza di
una tavola dinamometrica, appositamente strumentata.
Identificazione delle proprietà di corpo rigido.
1) Analisi di rilievi sperimentali di spostamento, tramite
tecniche ottiche full field, per l'analisi dinamica e modale di
componenti meccanici, l'analisi delle tensioni, lo studio a fatica
dei componenti, nonché la diagnostica non invasiva.
Questa linea di ricerca prosegue gli studi iniziati per il
progetto Speckle Interferometry for Industrial Needs, presso la
Dantec Ettemeyer GmbH, Ulm-Germania, durante la European Commission
– Maire Curie Post Doctoral Host Fellowship nel 2004-2005. La
ricerca si propone di vagliare la portabilità dei dati full-field
nel tradizionale ambiente di analisi modale (calcolo ed
esportazione di Funzioni di Risposta in Frequenza), al fine di
comprendere l'apporto che l'elevato numero di gradi di libertà e
qualità delle misure ottiche full-field possa dare
nell'identificazione del modello modale e nell'analisi dinamica di
componenti complessi ed in strutture leggere, dove la densità
modale rende proibitivo l'impiego di sistemi di misura tradizionali
quali vettori di accelerometri. Ottenere un modello modale
sperimentale con un'altissima descrizione spaziale, unitamente alla
conoscenza della forma dell'oggetto, potrebbe rendere fattibile
anche l'estrazione di un modello modale delle tensioni sulla
superficie del materiale, per una più accurata valutazione delle
tensioni-deformazioni elastiche di natura dinamica; quindi il
modello modale da misure full-field potrebbe essere proficuamente
impiegato nella stima della vita a fatica e dell'affidabilità di
complessi componenti meccanici. Verrà anche analizzata
l'esportazione dei dati full-field come ingresso-condizioni al
contorno nelle simulazioni vibro-acustiche di irradiazione sonora
di superfici; quest'attività rientra nella più ampia modellazione
vibro-acustica di sistemi complessi, dove la firma dinamica del
sistema meccanico si trasferisce alla pressione sonora a seguito
dell'emissione acustica di superfici in movimento. L'alta densità
dell'informazione spaziale contenuta nei dati full-field verrà
anche analizzata per mettere a punto procedure per la diagnostica
non invasiva, impiegando anche tecniche proprie dell'elaborazione e
compressione di immagini digitali, quali Trasformate Spaziali di
Fourier e Decomposizione in Valori Singolari della varianza di una
serie di dati ed Analisi delle Componenti Indipendenti, oltre ad
altre tecniche che si renderanno computazionalmente più indicate
viste le dimensioni del problema.
Parole chiave:
ESPI, dynamic analysis, light structures, experimental
full-field measurements, stress-strain, fatigue, Non Destructive
Testing.
2) Sviluppo di metodologie per lo studio del comportamento
elastodinamico di meccanismi spaziali complessi, avvalendosi di
tecniche multibody e sottostrutturazione modale.
L'attività di ricerca si propone l'elaborazione di un approccio
metodologico per lo studio del comportamento dinamico di meccanismi
spaziali (dai più semplici fino ai veicoli, ai robots, alle
macchine automatiche ed utensili), costituiti da corpi rigidi e/o
elastici, accoppiati mediante coppie cinematiche che consentano uno
o più gradi di libertà relativi. L'analisi dinamica di tali
meccanismi verrà effettuata attraverso la determinazione del
modello modale linearizzato del sistema in tutti gli intorni delle
configurazioni cinematicamente ammissibili che si vogliono
esplorare, con opportune leggi di moto, nel dominio di lavoro del
meccanismo, utilizzando metodologie di modellazione numerica, quali
modellazione multibody e tecnica dei moltiplicatori di Lagrange,
per la definizione delle condizioni al contorno (modellazione dei
vincoli) e per la possibilità di modellare membri flessibili
(modello modale di origine sperimentale o analitico-numerica).
Risultato di questa ricerca sarà la realizzazione di un codice
numerico versatile che implementi la metodologia sviluppata e che
permetta l'analisi cinetoelastodinamica di sistemi costituiti da
membri rigidi e flessibili, connessi tra loro attraverso diversi
tipi di vincoli ed elementi elastici, le cui equazioni siano
scritte e risolte in maniera automatica. Rilievi sperimentali su
prototipi appositi valideranno l'approccio.
Parole chiave:
flexible multibody, spatial mechanisms, component mode
synthesis, modal analysis, model optimization
3) Diagnostica di sistemi meccanici mediante analisi del
segnale.
Questa attività di ricerca prevede una prima fase di
indagine/formazione in letteratura sulle tecniche più affermate di
diagnostica di sistemi meccanici complessi, con particolare
riguardo alla modellazione della difettologia di componenti
meccanici quali ruote dentate e cuscinetti, ed all'identificazione
del danno basata sull'analisi di segnali vibro-acustici. Verranno
approfondite tecniche non convenzionali di analisi del segnale, sia
nel dominio del tempo che della frequenza. Successivamente verranno
affrontate campagne di indagine sperimentale per verificare
l'applicabilità delle tecniche di diagnostica, sia in condizioni
controllate quali in un laboratorio, sia sul campo, in ambiente
prettamente industriale.
Per la diagnostica delle macchine rotanti verrà approfondita la
letteratura sulla dinamica dei rotori e sui fenomeni fluidodinamici
nei cuscinetti a strisciamento, verrà allestito un banco prova e
verrà scritto software per l'acquisizione ed analisi dei dati, con
la finalità di realizzare un sistema di diagnostica
integrato.
Parole chiave:
Diagnostics, signal processing, fault diagnosis, gears,
bearings, rotordynamics
4) Sviluppo di metodologie per la stima delle azioni di
taglio in macchine utensili, tramite analisi dei segnali
provenienti da una tavola dinamometrica appositamente
strumentata.
L'attività è stata preceduta dalla modellazione elasto-dinamica
con elementi finiti della macchina Giuliani MT3 C, acquisita dal
DIEM per l'attività di ricerca sul controllo attivo delle
vibrazioni su macchinario industriale. L'analisi modale del modello
numerico del bancale, accoppiato alle slitte ed alla tavola porta
pezzo, ha fornito utili informazioni sul comportamento dinamico e
le indicazioni su come progettare la tavola strumentata. Dal
comportamento dinamico del sistema macchina utensile-pezzo-sistema
di misura nascono sulla tavola strumentata azioni d'inerzia dovute
al moto di corpo rigido della stessa, anche se vincolata,
attraverso i trasduttori, al bancale. Pertanto si svilupperà una
procedura per il filtraggio delle azioni d'inerzia della tavola
strumentata sui trasduttori di forza della stessa e per il calcolo
della risultante delle azioni dell'utensile, impiegando i canali
dei trasduttori di forza ed i canali accelerometrici. Con opportune
trasformazioni dei canali accelerometrici a disposizione, in
funzione della dislocazione spaziale dei trasduttori e della
matrice di massa ed inerzia della tavola, sarà possibile ottenere
un sistema di forze equivalenti alle azioni d'inerzia della tavola
nel suo moto di corpo rigido, che pertanto potrà essere sottratto
alle misure della risultante dei canali dei trasduttori di forza,
ed ottenere cosi' una misura più accurata delle azioni
dell'utensile sul pezzo in lavorazione. Per stimare le proprietà di
corpo rigido dell'insieme tavola-pezzo verranno sviluppati
algoritmi di identificazione applicabili ai segnali della
strumentazione già installata sulla tavola.
Parole chiave:
tool-cutting force, inertia forces, filtering, dynamic
analysis
