CODICE | 60141 |
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ANNO ACCADEMICO | 2022/2023 |
CFU |
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SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE | ING-IND/13 |
LINGUA | Italiano |
SEDE |
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PERIODO | 2° Semestre |
MODULI | Questo insegnamento è un modulo di: |
MATERIALE DIDATTICO | AULAWEB |
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.
Conoscenza qualitativa e quantitativa del comportamento di sistemi dinamici lineari a un grado di libertà. Capacità di progettare sistemi di smorzamento delle vibrazioni e di isolamento. Comprensione e utilizzo del concetto di analisi modale per la progettazione di strutture soggette a vibrazioni. Conoscenza del comportamento dinamico di strutture rotanti. Capacità di eseguire misure dinamiche in laboratorio e in sito. Conoscenza delle tecniche di base per analisi modale sperimentale. Conoscenza di strumenti per il monitoraggio strutturale e la diagnostica delle macchine
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.
Lezioni in aula e esercitazioni in laboratorio
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
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
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)
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).
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
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
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)
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).
Fundamentals of Structural Dynamics.
Roy R. Craig, Andrew J. Kurdila
Dynamics of Rotating Machines.
Michael I. Friswell, John E. T. Penny, Seamus D. Garvey, Arthur W. Lees
Modal Testing: Theory, Practice and Application.
D. J. Ewins
Appunti del corso
Ricevimento: Mercoledì 14-16
LUIGI CARASSALE (Presidente)
ABDELHAKIM BOURAS
MATTIA FRASCIO
DAVIDE IAFFALDANO
LUDOVICO MUSENICH
ALESSANDRO REBORA
ELENA RIZZETTO
ALESSANDRO STAGNI
MASSIMILIANO AVALLE (Presidente Supplente)
FLAVIA LIBONATI (Presidente Supplente)
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Orale, Esercitazioni svolte e valutate durante l'anno
Valutazione delle conoscenze e della chiarezza espositiva attraverso la discussione dei temi trattati
Data | Ora | Luogo | Tipologia | Note |
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19/01/2023 | 09:00 | GENOVA | Orale | |
16/02/2023 | 09:00 | GENOVA | Orale | |
12/07/2023 | 09:00 | GENOVA | Orale |