MODULO DI MECCANICA DELLE VIBRAZIONI

MODULO DI MECCANICA DELLE VIBRAZIONI

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iten
Codice
60141
ANNO ACCADEMICO
2017/2018
CFU
6 cfu al 2° anno di 9269 INGEGNERIA MECCANICA - PROGETTAZIONE E PRODUZIONE (LM-33) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE
ING-IND/13
LINGUA
Italiano
SEDE
GENOVA (INGEGNERIA MECCANICA - PROGETTAZIONE E PRODUZIONE)
periodo
2° Semestre
moduli

PRESENTAZIONE

Corso avanzato di meccanica delle vibrazioni pensato per fornire agli studenti gli strumenti teorici e pratici per affrontare la progettazione di sistemi meccanici soggetti a vibrazioni e il problema della mitigazione delle vibrazioni in strutture/sistemi esistenti. Il corso è ripartito equamente in insegnamenti teorici e esperienze pratiche al calcolatore o in laboratorio.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Sistemi lineari e non lineari, discreti, continui. Determinazione dello smorzamento. Fondazioni. Misure, prove, effetti sulle macchine e sull'uomo. Diagnostica vibratoria e monitoraggio. Modal analysis, Operational modes, Transfer Path Analysis, Structural modification, SEA.Vibrazioni di rotori, veicoli, trasmissioni. Urti. Rumore. Cancellazione attiva. Ground Vibration Testing.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Il corso fornisce nozioni avanzate sulla modellazione e analisi della risposta dinamica di sistemi lineari, con cenni a fenomenologie tipiche di strutture nonlineari. I sistemi considerati hanno natura discreta (gradi di libertà in numero finito) e sono eventualmente ottenuti mediante una rappresentazione del continuo attraverso la tecnica degli elementi finiti. Si descrivono in termini fenomenologici e matematici fenomeni di instabilità tipici di problemi di interazione fluido-struttura (divergenza, flutter) e comportamenti tipici di sistemi nonlineari (biforcazione del equilibrio dinamico, salto fra soluzioni concorrenti, saturazione). Il problema degli elementi rotanti è affrontato considerando il caso delle vibrazioni laterali di un rotore rigido su supporti flessibili, e il caso delle vibrazioni lineari di pale e dischi rotorici.

Una parte rilevante del corso è dedicata alla misura delle vibrazioni e all’analisi di dati sperimentali. Si analizza il problema dell’analisi modale sperimentale e operativa, si propongono applicazioni di laboratorio. Si descrivono gli strumenti matematici utilizzati per il monitoraggio dell’integrità strutturale di sistemi meccanici e si presentano casi studio applicativi.

Modalità didattiche

Lezioni in aula e esercitazioni in laboratorio

PROGRAMMA/CONTENUTO

Dinamica di strutture discretizzate

Equazioni del moto, analisi modale, rappresentazione nel dominio della frequenza (FRF), rappresentazione nello spazio di stato, integrazione numerica, modelli a tempo discreto.

Sottostrutturazione dinamica, component-mode synthesis, metodo di Craig-Bampton

Cenni sulla risposta di sistemi nonlineari (biforcazione, salto, ciclo limite)

Instabilità, divergenza, flutter

 

Risposta dinamica di sistemi lineari con forzante aleatoria

Richiami di teoria della probabilità, processi aleatori stazionari, PSD, auto- e cross-correlazione, coerenza

Risposta lineare stazionaria (analisi spettrale), valore massimo della risposta, frequenza attesa, fattore di picco

 

Dinamica di rotori e elementi rotanti

Risposta laterale libera di rotori rigidi su supporti flessibili, diagramma di Campbell, forze sincrone e non sincrone

Vibrazioni lineari di elementi soggetti a forze centrifughe (pale rotoriche), stress stiffening, spin softening

Proprietà dinamiche di strutture con simmetria ciclica (dischi rotorici)

 

Misura delle vibrazioni e identificazione dinamica

Richiami di misure (conversione AD, campionamento, quantizzazione), trasformata di Fourier discreta, aliasing, leakage, finestre. Stima PSD e FRF.

Analisi modale sperimentale. Principi e algoritmi di identificazione modale, parametrizzazioni del sistema dinamico. Analisi modale operativa.

Strumenti per il monitoraggio dell’integrità strutturale. Identificazione tendenze, stima inviluppo (trasformata di Hilbert), identificazione di toni puri (spectral kurtosis).

 

Dinamica di strutture discretizzate

Equazioni del moto, analisi modale, rappresentazione nel dominio della frequenza (FRF), rappresentazione nello spazio di stato, integrazione numerica, modelli a tempo discreto.

Sottostrutturazione dinamica, component-mode synthesis, metodo di Craig-Bampton

Cenni sulla risposta di sistemi nonlineari (biforcazione, salto, ciclo limite)

Instabilità, divergenza, flutter

Risposta dinamica di sistemi lineari con forzante aleatoria

Richiami di teoria della probabilità, processi aleatori stazionari, PSD, auto- e cross-correlazione, coerenza

Risposta lineare stazionaria (analisi spettrale), valore massimo della risposta, frequenza attesa, fattore di picco

Dinamica di rotori e elementi rotanti

Risposta laterale libera di rotori rigidi su supporti flessibili, diagramma di Campbell, forze sincrone e non sincrone

Vibrazioni lineari di elementi soggetti a forze centrifughe (pale rotoriche), stress stiffening, spin softening

Proprietà dinamiche di strutture con simmetria ciclica (dischi rotorici)

Misura delle vibrazioni e identificazione dinamica

Richiami di misure (conversione AD, campionamento, quantizzazione), trasformata di Fourier discreta, aliasing, leakage, finestre. Stima PSD e FRF.

Analisi modale sperimentale. Principi e algoritmi di identificazione modale, parametrizzazioni del sistema dinamico. Analisi modale operativa.

Strumenti per il monitoraggio dell’integrità strutturale. Identificazione tendenze, stima inviluppo (trasformata di Hilbert), identificazione di toni puri (spectral kurtosis).

DOCENTI E COMMISSIONI

Ricevimento: Su appuntamento

Commissione d'esame

LUIGI CARASSALE (Presidente)

PAOLO SILVESTRI (Presidente)

ALESSANDRO REBORA (Presidente)

MARGHERITA MONTI

ALERAMO LUCIFREDI

ROBERTO RAZZOLI

LEZIONI

Modalità didattiche

Lezioni in aula e esercitazioni in laboratorio

INIZIO LEZIONI

Come da calendario

ESAMI

Modalità d'esame

Orale, Esercitazioni svolte e valutate durante l'anno