MODELLISTICA E SIMULAZIONE DEI SISTEMI MECCANICI

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1 DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE E ARCHITETTURA (DICAR) Corso di laurea magistrale in Ingegneria meccanica Anno accademico 2016/ anno MODELLISTICA E SIMULAZIONE DEI SISTEMI MECCANICI ING-IND/13-9 CFU - 1 semestre Docente titolare dell'insegnamento GABRIELE FICHERA gabriele.fichera@dii.unict.it Edificio / Indirizzo: Viale Andrea Doria 6, Ed. polifunzionale, piano 6, stanza 7 Telefono: Orario ricevimento: martedì 10-13; venerdì 9-11 OBIETTIVI FORMATIVI Instaurare la capacità di formulare e creare modelli numerici in grado di simulare la risposta dinamica, nel dominio del tempo e della frequenza, di sistemi meccanici complessi e di valutarne la stabilità in relazione ai campi di forze applicati. Trasmettere i concetti basilari delle tecniche di discretizzazione dei sistemi meccanici ed apprendere l'utilizzo di idonei codici di calcolo (Matlab ) per risolverne le equazioni del moto. PREREQUISITI RICHIESTI Fondamenti di meccanica applicata alle macchine; conoscenza delle equazioni della dinamica Newtoniana; conoscenza dei sistemi di equazioni differenziali del secondo ordine a coefficienti costanti e dei relativi metodi di risoluzione. FREQUENZA LEZIONI La frequenza delle lezioni è obbligatoria, come stabilito dal Corso di Studi. CONTENUTI DEL CORSO Modellazione dei sistemi meccanici discreti a 2-n gradi di libertà: approccio sistematico per la scrittura delle equazioni del moto; il metodo Multi-Body; calcolo della posizione di equilibrio statico; linearizzazione delle equazioni nell'intorno dell equilibrio; calcolo di frequenze proprie, modi di vibrare e risposta in frequenza; approccio modale; sistemi soggetti a forze non lineari; risposta temporale mediante

2 integrazione numerica delle equazioni del moto. Esempi applicativi in Matlab (studio del ride-comfort di un veicolo). Vibrazioni nei continui: equazioni dei continui fune e trave; calcolo di frequenze proprie e modi di vibrare. Smorzamento strutturale ed isteretico. Metodo degli Elementi Finiti: le funzioni di forma per gli elementi fune e trave; calcolo di frequenze proprie e modi di vibrare; calcolo della risposta forzata; esempi applicativi. Sistemi ad 1 e 2 gradi di libertà soggetti a campi di forze: discussione delle condizioni di stabilità; campo di forze aerodinamiche e instabilità dei profili alari; instabilità nei cuscinetti; esempi applicativi in Matlab. Dinamica dei veicoli stradali: equazioni del moto, moto in rettilineo e in curva, ride-comfort, studio della stabilità. Tecniche di identificazione modale. Laboratorio di misura delle vibrazioni e analisi modale. TESTI DI RIFERIMENTO 1) e vol. 2, Polipress, Milano 2) G. Genta, "Meccanica dell'autoveicolo", V edizione, Levrotto & Bella, Torino. 3) G. Diana, F. Cheli, Advanced Dynamics of Mechanical Systems, Springer 4) G. Genta, L.Morello, "The automotive chassis", Volume 2: system design, Springer PROGRAMMAZIONE DEL CORSO * Argomenti Riferimenti testi 1 * modi e frequenze proprie sistemi a 2-n gdl 2 * risposta forzata e moto imposto ai vincoli per sistemi a n gdl 3 * analisi modale 4 * metodi di scrittura delle equazioni lineari per sistemi dinamici a n gdl 5 assorbitore dinamico 6 identificazione dello smorzamento e smorzamento isteretico

3 7 * sistemi di sospensione a 1 e 2 gdl 8 * ride-comfort del veicolo modello a 10 gdl ; dispense del docente 9 tasselli in gomma-metallo e idraulici per il controllo delle vibrazioni 10 * modi e frequenze proprie dei sistemi continui: fune 11 * modi e frequenze proprie dei sistemi continui: trave 12 modi e frequenze proprie dei sistemi continui: trave con carico assiale ; dispense del docente 13 * principi di base del metodo agli elementi finiti 14 funzioni di forma per gli elmenti fune e trave 15 assemblaggio delle matrici in un esempio applicativo di fune tesata per linea elettrica aerea 16 * studio della stabilità dei sistemi a 1 e 2 gdl: definizione delle forme di instabilità 17 stabilità di un sistema a 2gdl non smorzato in un campo di forze posizionali 18 stabilità di un cuscinetto a lubrificazione idrodinamica 19 * stabilità dei profili alari a 1 e 2 gdl 20 * esercizi in Matlab sulla stabilità dei profili alari 21 sistemi per la misura delle vibrazioni, principi di analisi dei segnali 22 studio delle forze al contatto pneumaticostrada 23 dinamica del veicolo in rettilineo: moto a velocità costante, accelerazione dispense del docente

4 24 dinamica del veicolo in rettilineo: frenata 25 * forze agenti sugli autoveicoli stradali G. Genta, ''meccanica dell'autoveicolo'' 26 dinamica del veicolo: moto in curva a velocità costante 27 dinamica del veicolo: modello single-track 28 dinamica del veicolo: moto in curva in transitorio e studio della stabilità 29 dinamica del veicolo: ride-comfort 30 * modello in Matlab per lo studio del ridecomfort di un'autovettura G. Genta, ''meccanica dell'autoveicolo''; dispense del docente * Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame. N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame. MATERIALE DIDATTICO Dispense del docente, esercizi svolti e problemi applicativi da VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO Prova scritta, valutazione degli elaborati di corso. DATE DEGLI APPELLI PROVE IN ITINERE Non sono previste prove in itinere ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI disponibili su

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