Docente/i: Giovanni Mimmi   Carlo Rottenbacher  

Denominazione del corso: Complementi di meccanica applicata alle macchine()
Codice del corso: 503953
Corso di laurea: Ingegneria Industriale
Sede: Pavia
Settore scientifico disciplinare: ING-IND/13
L'insegnamento è caratterizzante per: Ingegneria Industriale
Crediti formativi: CFU 9
Sito web del corso: n.d.

Obiettivi formativi specifici

Obiettivo principale del corso è introdurre l'allievo alla conoscenza delle problematiche di base della dinamica e della diagnostica dei sistemi meccanici; l’argomento si inquadra nell'ambito dello studio dei problemi inversi, dell'identificazione e dell’analisi modale sperimentale. L'acquisizione di una buona conoscenza dell’ambiente di sviluppo per il calcolo numerico rappresenta un obiettivo integrativo del corso.

Programma del corso

Introduzione all'ambiente di programmazione numerica
Partendo dalle operazioni algebriche elementari si giunge alla modellazione di sistemi meccanici attraverso l’apprendimento di strumenti e tecniche per il calcolo numerico per lo studio dinamico, la simulazione e l'identificazione di sistemi meccanici.

• I -Introduzione alla programmazione -Software per il calcolo numerico -Toolboxes -Aiuti nella programmazione (Help, Lookfor etc) -Esempi
• II -Definizione di matrici e vettori -‘Algebra matriciale’ -estrazione di sottomatrici, -assemblaggio di matrici, -trasposta, -prodotto tra variabili scalari e matriciali, -operazione elemento per elemento, -inversione di una matrice -soluzione di un sistema algebrico lineare -calcolo del determinante -calcolo di autovalori e autovettori
• III -Matrici ‘speciali’ (zeros, rand, eye, triu etc) -Problema agli autovalori ed autovettori -Strutture (if-elseif-else-end, simboli/condizioni) -Iterative loops (ciclo for, while)
• IV-V -Operazioni di input/output -Script e funzioni
• VI -Curve fitting e interpolazione -polinomial curve fitting -built-in functions: polyfit e polyval
• VII -Equazioni differenziali ordinarie -solutori ode -esempi, esercizi (1 e 2 g.d.l.) e applicazioni

Analisi dinamica di sistemi a N gradi di libertà
Sistemi meccanici a parametri concentrati, liberi e forzati, con e senza smorzamento. Equazioni del moto in forma matriciale. Calcolo delle frequenze proprie e dei modi principali di vibrare. Calcolo della soluzione del problema libero e forzato.

• VIII -Sistemi meccanici a parametri concentrati -Oscillazioni libere, forzate con e senza smorzamento -Sistemi lineari e scrittura della equazione del moto: metodo degli equilibri dinamici, le equazioni di Lagrange
• IX -Sistemi non lineari e scrittura della equazione del moto -Linearizzazione -Calcolo delle frequenze proprie e dei modi principali di vibrare -Determinazione dello smorzamento -Metodi di isolamento delle vibrazioni

Diagnostica di sistemi meccanici: elementi di teoria e applicazioni
Concetto di problema inverso in meccanica e applicazione al caso di semplici sistemi meccanici. Illustrazione di alcune tecniche di elaborazione dei dati, di memorizzazione dei segnali e di correlazione delle grandezze. Scelta delle grandezze da controllare per l'individuazione delle vibrazioni e dei malfunzionamenti. Introduzione ai problemi di diagnostica. Analisi comparativa di risultati sperimentali e di risultati da modelli numerici. Monitoraggio attraverso l’analisi dei segnali di vibrazioni rilevati su macchine e organi di macchine al fine di eseguire una manutenzione. Implementazione numerica dei modelli introdotti. Diagnostica delle macchine rotanti.

• X -Misura e controllo delle vibrazioni -Tipi di vibrazioni -Moto sinusoidale e forme d’onda -Vibration nomograph&vibration criteria (cenni norme macchine/edifici/ uomo) -Vibrazioni e diagnostica: esempi
• XI -Strumentazione di misura e prove sperimentali -Introduzione all’analisi delle vibrazioni (dominio del tempo dominio delle frequenze) -Rappresentazioni grafiche, ampiezza, fase -Spettro in ampiezza RMS -Strumentazione -Shaker: elettromagnetico, idraulico, inerziale (campi di utilizzo, prestazioni, caratteristiche, dinamica, sistema di controllo) -Smorzamento e metodo del decremento logaritmico
• XII -Trasduttori -Trasduttori piezoelettrici -Trasduttori elettrodinamici -Dal trasduttore elettrodinamico all’eccitatore di vibrazione -Vibration pickups -Sismometro -Accelerometro -Distorsione di fase
• XII -Analisi dei segnali -Test dinamici delle macchine e delle strutture -Concetti fondamentali -Strumenti -Eccitatore (shaker, martello strumentato) -Trasduttore -Amplificatore per il condizionamento del segnale -Analizzatore per l’elaborazione dei segnali (FFT analyzer)
• XIV -Diagnostica e manutenzione delle macchine -Tecniche di manutenzione delle macchine -Tecniche di monitoraggio delle macchine -Esempi
• XV -Diagnostica e manutenzione delle macchine rotanti -Turbine -Pompe -Compressori

Prerequisiti

Nozioni di base di meccanica introdotte nel corso di Meccanica Applicata alle Macchine e nozioni di calcolo differenziale.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 56
Esercitazioni (ore/anno in aula): 22
Attività pratiche (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

Materiale didattico distribuito dal docente.

G. Diana, F. Cheli. Dinamica e vibrazioni dei sistemi meccanici. UTET.

E.O. Doebelin. Strumenti e Metodi di Misura. McGraw-Hill Publishing Group Italy.

J. I. Taylor The Vibration Analysis Handbook.

J S. Mitchell Machinery Analysis and Monitoring.

Modalità di verifica dell'apprendimento

Prova scritta e prova orale obbligatoria. Durante il corso verranno svolti dei temi numerici che saranno oggetto di relazioni che ciascuno studente dovrà portare all’esame.