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MODELLAZIONE DEI SISTEMI MECCANICI

CODICE 56847
ANNO ACCADEMICO 2022/2023
CFU
  • 11 cfu al 2° anno di 9269 INGEGNERIA MECCANICA - PROGETTAZIONE E PRODUZIONE(LM-33) - GENOVA
  • SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE ING-IND/13
    LINGUA Italiano (Inglese a richiesta)
    SEDE
  • GENOVA
  • PERIODO 1° Semestre
    MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

    PRESENTAZIONE

    Si affronta il problema generale della modellazione di un sistema meccanico e del suo ambiente operativo, descrivendo e dimostrando diversi approcci di modellazione che sono impiegati durante un tipico iter di progettazione.

    Il problema è affrontato in modo pratico sfruttando un esempio realistico di una macchina, il cui progetto è sviluppato dagli studenti nel corso dell’intero semestre, lavorando in gruppi composti da 2 o 3 persone. Questo include la progettazione concettuale, il proporzionamento geometrico dei componenti, l’analisi dinamica, l’analisi affidabilistica.

    Il tema progettuale è simile per tutti i gruppi, ma con differenze tali da promuovere lo sviluppo di soluzioni originali. Ciascun gruppo presenta il proprio lavoro in due occasioni attraverso una relazione visibile da tutti e una discussione. La discussione è organizzata come una tipica riunione di lavoro fra coppie di gruppi: un gruppo presenta e descrive il proprio lavoro, l’altro commenta e critica i risultati.

    OBIETTIVI E CONTENUTI

    OBIETTIVI FORMATIVI

    Fornire conoscenze teoriche e competenze ingegneristiche su modellazione e progettazione geometrica, funzionale e strutturale di sistemi meccanici. I temi trattati nel corso sono: a) Computer Aided Design e Engineering (CAD-CAE). b) Modelli geometrici: strumenti CAD 3D; analisi parametrica e ottimizzazione. c) Modelli cinematici: equazioni di vincolo; leggi di moto e sintesi cinematica; strumenti software. d) Dinamica dei sistemi meccanici non-lineari: sistemi multibody; strumenti software. e) Affidabilità strutturale: definizione di azioni, stati limite, metodi di stima dell’affidabilità. f) Scambio di dati fra nel CAD-CAE

    OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

    Capacità di usare strumenti di Computer Aided Design e Engineering (CAD-CAE) per la modellazione geometrica e funzionale di un sistema meccanico.

    Capacità di analizzare e valutare soluzioni concorrenti di schemi cinematici e statici di sistemi meccanici.

    Capacità di creare un sistema meccanico per l’esecuzione di un compito specificato

    Capacità di presentare e discutere il proprio lavoro attraverso relazioni tecniche e presentazioni

    Capacità di valutare, discutere e criticare il lavoro svolto da colleghi.

    PREREQUISITI

    Conoscenza delle discipline di base dell’ingegneria meccanica.

    MODALITA' DIDATTICHE

    40% lezioni frontali su argomenti teorici e pratici

    40% laboratori in qui gli studenti in gruppo sviluppano i loro progetti sotto la guida dei docenti

    20% discussione dei progetti svolta dagli studenti e guidata dai docenti

     

    PROGRAMMA/CONTENUTO

    Gli argomenti trattati durante l’insegnamento seguono le fasi di avanzamento del progetto sviluppato dagli studenti. In articolare si identificano 4 fasi: 

     

    Progettazione concettuale. Partendo dai requisiti assegnati, si definisce lo schema cinematico della macchina. In questa fase il sistema meccanico è modellato come un insieme di corpi rigidi connessi mediante coppie cinematiche ideali.

    Gli argomenti trattati includono la descrizione dei vincoli, la definizione delle coppie cinematiche, l’analisi cinematica di modelli elementari classici.

     

    Proporzionamento geometrico. La forma e le dimensioni dei componenti sono definiti sulla base dei principi fondamentali delle costruzioni meccaniche. In questa fase, il sistema meccanico è modellato attraverso uno strumento di Computer Aided Design e Engineering (CAD-CAE) di tipo parametrico.

    Gli argomenti trattati includono modellazione solida parametrica feature-based. Modelli di parti: sketcher, vincoli, features, parti solide e in lamiera, features avanzate. Modelli di assemblaggi: modalità di inserimento parti, vincoli, labilità, aspetti cinematici, operazioni sulle parti, esplosi e animazioni. Features di analisi; vincoli, relazioni e parametri. Scambio di modelli geometrici fra strumenti software CAD-CAE eterogenei. Uso di librerie di componenti commerciali. Elementi di progettazione meccanica, embodiment design e scelta e uso di componenti commerciali e unificati. Sviluppo di un progetto con il software PTC Creo. Sono inoltre forniti richiami di elementi costruttivi di macchine.

     

    Analisi dinamica. Si calcola la risposta dinamica del sistema meccanico soggetto a forze assegnate. In questa fase il sistema è modellato secondo l’approccio multi-corpo con deformabilità riprodotte in modo localizzato.

    Gli argomenti trattati includono: definizione di un modello multi-body in ambiente PTC Creo a partire da un modello CAD; definizione dei vincoli e flessibilità; definizione di traiettorie mediante analisi cinematica inversa; applicazione di azioni esterne; esecuzione di analisi dinamiche; estrazione e analisi di quantità rilevanti per la descrizione della risposta dinamica.

     

    Analisi affidabilistica. Assegnate incertezze nei parametri di modello o nei parametri che definiscono l’ambiente operativo, si valuta la probabilità di eccedere stati limite predefiniti. Questa fase coinvolge la modellazione probabilistica delle incertezze e delle azioni.

    Gli argomenti trattati includono: formulazione del problema dell’affidabilità, stati limite, margini di sicurezza, metodi di analisi; descrizione probabilistica delle incertezze; implementazione in ambiente Matlab di metodi per la descrizione e analisi di grandezze aleatorie.

     

    Presentazione e discussione dei risultati. I risultati ottenuti durante lo sviluppo del progetto sono descritti e discussi dagli studenti mediante 2 relazioni tecniche e 2 presentazioni orali svolte nella forma di discussione tra pari. Gli studenti sono guidati nella preparazione di queste attività mediante due lezioni che illustrano le buone pratiche per scrivere una relazione tecnica e preparare una presentazione tecnica.

    TESTI/BIBLIOGRAFIA

    Manuali dei prodotti software utilizzati.

    Chirone E.; Tornincasa S., Disegno tecnico industriale vol. 1 e 2, Il Capitello

    Manuali dei prodotti software utilizzati.

    E. J. Haug, Computer Aided Kinematics and Dynamics of Mechanical Systems, 1989.

    F. Cheli ed E. Pennestrì. Cinematica e Dinamica dei Sistemi Multibody, Casa Editrice Ambrosiana, Milano, 2005.

    DOCENTI E COMMISSIONI

    LEZIONI

    Orari delle lezioni

    L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

    ESAMI

    MODALITA' D'ESAME

    La valutazione del profitto degli studenti avviene mediante la correzione delle due relazioni sul progetto e le discussioni di gruppo. È previsto, ma opzionale un colloquio orale finale in cui gli studenti sono valutati sulle conoscenze teoriche e pratiche acquisite.

    MODALITA' DI ACCERTAMENTO

    L’accertamento della preparazione degli studenti avviene valutando i seguenti aspetti: qualità del progetto; qualità della relazione; chiarezza di esposizione nella descrizione del proprio progetto; capacità di analisi del progetto altrui; rispetto del tempo assegnato per la propria esposizione; capacità di discussione; capacità di replica alle osservazioni ricevute; capacità di sintesi.

    ALTRE INFORMAZIONI

    il corso richiede conoscenze di base nell'ambito della Meccanica; in particolare è richiesta la conoscenza dei

    contenuti di Fisica, Matematica, Meccanica applicata e Disegno.