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Marco Troncossi

Professore associato

Dipartimento di Ingegneria Industriale

Settore scientifico disciplinare: ING-IND/13 MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE

Temi di ricerca

Parole chiave: sintesi di profili vibratori test tailoring analisi dinamica test di fatica accelerati robotica per la riabilitazione ortesi di mano modellazione elastodinamica analisi cinematica protesi mioelettriche analisi sperimentale delle vibrazioni

1. Robotica riabilitativa - L'obiettivo di questa ricerca è lo sviluppo di protesi ed esoscheletri d'arto superiore per l'ausilio ad amputati e la riabilitazione di pazienti neurologici, rispettivamente. Vengono tenute in considerazione sia l'architettura meccanica degli ausili che le strategie del controllo. Tale ambito di studi ha caratterizzato le prime ricerche del candidato. Attualmente non vi è alcun cantiere di ricerca aperto in tale settore, ma la competenza acquisita fa rientrare tale materia ancora fra gli ambiti che ne caratterizzano l'attività.

2. Modellazione ed analisi elastodinamica di meccanismi e strutture – La ricerca, di tipo numerico-sperimentale, riguarda lo studio del comportamento dinamico di sistemi meccanici a cui sono richiesti elevate prestazioni in termini di velocità di funzionamento, precisione nella realizzazione della legge di moto e bassa rumorosità.
Si considerano principalmente meccanismi per macchine automatiche di elevate prestazioni, trasmissioni con ingranaggi, meccanismi della distribuzione desmodromica di motori a combustione interna per motociclo e assi di macchine utensili a controllo numerico. In tali meccanismi, le sempre crescenti prestazioni richieste possono venire fortemente limitate da rilevanti vibrazioni, eccitate dalle azioni d'inerzia conseguenti a movimenti non uniformi con accelerazioni elevate e/o da variazioni dei parametri dei sistemi (eccitazioni parametriche), come confermato da numerosi rilievi sperimentali. In questo contesto, l'obiettivo della ricerca è analizzare il legame tra i parametri costruttivi e funzionali dei sistemi in esame ed il loro comportamento dinamico, mediante simulazioni ottenute con opportuni modelli cinetoelastodinamici, a loro volta validati tramite rilievi sperimentali. Pertanto l'attività di ricerca consiste nello sviluppo e nella validazione sperimentale dei modelli di specifiche trasmissioni meccaniche di diverso tipo, al fine di mettere a punto metodologie relativamente generali per la modellazione delle tipologie di trasmissioni ed azionamenti meccanici più comunemente impiegati.

3. Rilievo sperimentale di vibrazioni di strutture e di organi meccanici
– L’attività di tipo sperimentale sullo studio delle vibrazioni (dalla progettazione dei test allo svolgimento delle prove, dall’elaborazione dei segnali all’interpretazione dei risultati) coinvolge molti campi e applicazioni: validazione di modelli numerici, monitoraggio di macchine, analisi modali sperimentale e operativa, analisi oscillazioni torsionali di organi rotanti, prove di qualifica a vibrazione. In particolare, la qualifica a vibrazione è uno dei temi di maggiore interesse dell’ultimo periodo e merita un approfondimento. Molti componenti meccanici ed elettrici durante la loro vita sono soggetti a sollecitazioni dinamiche che nascono a seguito di un moto vibratorio imposto dall’esterno e che possono causarne la rottura a fatica. Questi componenti devono essere progettati in modo tale da non subire danneggiamenti quando soggetti a vibrazioni o shock. Gli strumenti di verifica possono essere test sperimentali su prototipi fisici e/o analisi mediante simulazioni numeriche. La parte più complessa è la definizione della specifica tecnica con cui eccitare opportunamente il componente: i test devono infatti essere severi abbastanza da assicurare che il prodotto sopravvissuto alla prova di verifica resista parimenti alle condizioni operative reali e, nel contempo, adeguatamente rappresentativi della condizione operativa per evitare una prova eccessivamente severa. Attualmente si seguono due strade per il reperimento delle specifiche: con la prima si fa ricorso a major standard (spesso di origine militare), mentre con la seconda si segue un apposito procedimento chiamato Test Tailoring che prevede eseguire la verifica basandosi su dati rilevati sperimentalmente in condizioni operative rappresentative del reale funzionamento del componente in esame; questo metodo risulta più complesso, ma porta a risultati decisamente migliori, tanto che si sta diffondendo sempre più. La Mission Synthesis è la procedura atta a determinare profili vibratori con cui eccitare il componente nelle prove di verifica, considerando che i test sperimentali di laboratorio devono essere di durata molto minore della vita attesa del componente (si parla quindi di test accelerati). Una recente ricerca, svolta in collaborazione con Siemens Industry Software (LMS), ha finora comportato lo svolgimento di attività teoriche e sperimentali relative a: verifica del metodo di Mission Synthesis basato sul concetto di equivalenza del danno indotto da diverse eccitazioni vibratorie (caratterizzate dallo stesso Fatigue Damage Spectrum, FDS), ampiamente utilizzato per la determinazione dei profili di input da usare in test accelerati; indagini sul controllo del kurtosis (di eccitazione e risposta) nelle prove di qualifica a vibrazione; indagini per lo sviluppo di procedure di Mission Synthesis per generazione di profili input del tipo Sine-on-Random.