CODICE 60141 ANNO ACCADEMICO 2023/2024 CFU 6 cfu anno 2 INGEGNERIA MECCANICA - PROGETTAZIONE E PRODUZIONE 9269 (LM-33) - GENOVA SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE ING-IND/13 LINGUA Italiano SEDE GENOVA PERIODO 2° Semestre MODULI Questo insegnamento è un modulo di: MECCANICA DELLE VIBRAZIONI E PROGETTAZIONE STRUTTURALE FEM MATERIALE DIDATTICO AULAWEB 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 Conoscenza qualitativa e quantitativa del comportamento di sistemi dinamici lineari a parametri concentrati o discretizzati mediante elementi finiti. Capacità di progettare componenti e strutture soggette a vibrazione. Capacità di progettare sistemi di smorzamento delle vibrazioni e di isolamento Capacità di eseguire misure dinamiche e identificare modelli lineari. Comprensione dei limiti della modellazione lineare e conoscenza di alcune fenomenologie nonlineari. Capacità di analizzare sistemi con componenti rotanti 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. MODALITA' 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). TESTI/BIBLIOGRAFIA 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 DOCENTI E COMMISSIONI LUIGI CARASSALE Ricevimento: Mercoledì 14-16 Commissione d'esame LUIGI CARASSALE (Presidente) MASSIMILIANO AVALLE ABDELHAKIM BOURAS DAVIDE IAFFALDANO LUDOVICO MUSENICH ALESSANDRO REBORA ALESSANDRO STAGNI MATTIA FRASCIO (Presidente Supplente) FLAVIA LIBONATI (Presidente Supplente) LEZIONI INIZIO LEZIONI https://corsi.unige.it/9269/p/studenti-orario Orari delle lezioni L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy ESAMI MODALITA' D'ESAME Orale, Esercitazioni svolte e valutate durante l'anno MODALITA' DI ACCERTAMENTO Valutazione delle conoscenze e della chiarezza espositiva attraverso la discussione dei temi trattati Calendario appelli Data appello Orario Luogo Tipologia Note 15/01/2024 09:00 GENOVA Esame su appuntamento 16/02/2024 09:00 GENOVA Esame su appuntamento 03/06/2024 09:00 GENOVA Esame su appuntamento 01/07/2024 09:00 GENOVA Esame su appuntamento 09/09/2024 09:00 GENOVA Esame su appuntamento