Programma di esame 2011/2012
Programmi di esame
dal
2010
Testi consigliati
Ricevimento
allievi
Sedute di esame
Corso di Dinamica dei sistemi meccanici
Il corso di Dinamica dei sistemi meccanici (9 CFU), attivato per la prima volta nell'a.a. 2010-2011,
viene impartito al I anno, I semestre, ed è materia obbligatoria della Laurea magistrale in Ingegneria Meccanica per la
progettazione e produzione e del relativo Curriculum ferroviario; la disciplina figura anche tra le materie a scelta della Laurea
magistrale in Ingegneria
meccanica per l'energia e l'ambiente.
Il corso si propone di fornire i concetti necessari per l'individuazione, la
formulazione matematica, la simulazione e la sperimentazione dei fenomeni
dinamici più significativi nel campo delle macchine e dei sistemi meccanici.
Programma di esame 2011/2012
Programmi di esame dal 2010
Testi consigliati
Ricevimento allievi
Sedute di esame
Il prof. della Valle riceve gli allievi nel suo studio, sito al II piano del DIME, in Via Claudio, previo appuntamento da richiedere via email.
Per l'anno 2014 il Preside ha nominato una commissione di esame, presieduta dal prof. Giandomenico Di Massa, al quale gli allievi dovranno rivolgersi a mezzo email per la richiesta di prenotazione (vedi anche QUESTA PAGINA).
Gli esami si svolgono in aula al I piano del DIME, con inizio alle ore 9.00.
In caso di esito negativo, l'esame non potrà essere sostenuto nuovamente prima di tre settimane.
Gli allievi prenotati che non intendessero sostenere l'esame sono invitati a comunicarlo a mezzo email appena possibile, e comunque entro il giorno precedente la seduta.
I laureandi (ultimo esame da sostenere, con prenotazione per l’esame di laurea effettuata e certificata dalla Segreteria) potranno concordare con le modalità sopraindicate una data di esame diversa da quelle previste.
Generalità sui sistemi vibranti - Sistemi continui e sistemi discreti conservativi e non conservativi. Dissipazioni di energia nei sistemi meccanici. Modello fisico e matematico di un sistema reale. Rappresentazione vettoriale e complessa di grandezze armoniche. Moto libero e forzato di sistemi conservativi e smorzati a un g.d.l.. Azioni forzanti armoniche, periodiche, non periodiche. Sviluppo in serie di Fourier di funzioni periodiche (*). Cenni sulla FFT. Stabilità dell'equilibrio: il pendolo capovolto vincolato elasticamente. Esempi di applicazione.
Apparecchi per la misura delle vibrazioni - Frequenzimetri. Vibrometri a tasto sonda meccanici ed elettromagnetici, vibrometri sismici, accelerometri sismici, accelerometri piezoelettrici e loro applicazioni. Torsiovibrometri e accelerometri angolari. Sensori capacitivi; sensori acustici. Estensimetri e loro applicazioni; tecniche estensimetriche. Cenni sui rilievi stroboscopici. Tecniche oscilloscopiche. Vibrodine. Cenni sul rilievo e l'analisi digitale dei segnali (*).
Sistemi a due gradi di libertà - Cenni sul moto libero e forzato (*). Equazioni matriciali del moto, coefficienti di inerzia e di rigidità, matrici [m] e [K]. Smorzatori dinamici. Azioni forzanti Random e risposta del sistema (*): smorzatore Stockbridge, smorzatore automobilistico.
Sistemi conservativi a n g.d.l. – Equazioni del moto. Equazioni matriciali del moto. Sistemi ad accoppiamento elastico adiacente. Matrici [m] e [K]. Problema degli autovalori e degli autovettori; cenni sul calcolo numerico di autovalori ed autovettori (*). Ortogonalità dei vettori colonna; teorema di espansione. Metodo dell'analisi modale: moto libero e forzato, azioni forzanti armoniche, periodiche, casuali. Esempi di applicazione: sistema a 3 masse concentrate, autovalori, autovettori, moto libero e forzato (*); sistema a quattro g.d.l. con pulsazioni doppie. Sistemi semidefiniti, componente rigida libera e forzata del moto.
Velocità critiche flessionali - Introduzione storica allo studio delle velocità critiche flessionali e rilevanza tecnica del problema. Il modello di Jeffcott: dinamica del sistema fermo e del sistema in rotazione (*); diagrammi di Campbell. Il sistema a tre piani di simmetria; whirling diretto e inverso; wobbling diretto e inverso (*). Il sistema assialsimmetrico; l'effetto disco. Effetto disco per sistemi a più masse. Sistemi a masse concentrate: velocità critiche; albero a sezione costante; matrice [] per sistemi con albero a sezione variabile isostatici, a vincoli fissi ed elastici; cenni sul metodo grafico; masse dei tronchi. Matrice [] per sistemi iperstatici: determinazione delle incognite iperstatiche, calcolo della [] per sistemi a vincoli fissi ed elastici (*). Il sistema a n dischi: equazioni del moto; matrici [m] e [K]; autovalori, autovettori, velocità critiche; matrice [] per sistema isostatico; matrice [] per sistema iperstatico (*). Il metodo di Myklestad-Thomson: la matrice di trasferimento (*); sistema a masse concentrate; sistema a dischi; compatibilità con i vincoli; matrice punto e matrice campo (*).
Dinamica di un corpo rigido elasticamente sospeso – Rilevanza tecnica del problema. Sistema di riferimento. Equazioni del moto. Matrici [m] e [K]. Simmetria della sospensione e disaccoppiamento dei modi naturali. Cause forzanti. Esempio di applicazione (*). Il moto forzato. Il moto forzato per azioni forzanti armoniche e sincrone. Determinazione della matrice [m] per un corpo di forma qualsiasi (*). Elementi elastici discreti, silent-blocks, terna principale elastica. Determinazione della matrice [K] per elementi di sospensione discreti. Sistemi di sospensione continui. Determinazione della matrice [K] per sospensione continua: basamento industriale. Esempio di applicazione: matrice [K] per la massa sospesa di un autoveicolo.
Dinamica della massa sospesa degli autoveicoli - Generalità sui criteri di proporzionamento delle sospensioni in funzione del confort e della tenuta di strada. Sistema dinamico generale a 18 gradi di libertà. Sistema dinamico ridotto a 6 gradi di libertà. Equazioni del moto nel piano longitudinale e nel piano trasversale (*), modi naturali. Disaccoppiamento dei moti di rimbalzo e beccheggio e sua influenza sul confort. Condizione del monoperiodo. Applicabilità delle condizioni di disaccoppiamento e monoperiodo. Sospensioni pneumatiche e loro necessità e utilità. Molla pneumatica semplice. Sospensioni compensate: sistemi a volume d'aria ovvero a massa d'aria costante, caratteristiche di funzionamento, compensazione dell'assetto, isocronismo. Cenni sulle sospensioni miste e sulle sospensioni coniugate.
Oscillazioni torsionali - Introduzione storica allo studio delle oscillazioni torsionali e rilevanza tecnica del problema. Oscillazioni torsionali forzate. Il sistema equivalente: riduzione delle masse e delle lunghezze. Riduzione delle masse di un manovellismo: smorzamento apparente. Sistema equivalente di impianti con riduttore. Esempi di applicazione: impianto di propulsione navale (*); impianto di propulsione terrestre, risonanze torsionali negli impianti di trazione per autoveicoli (*). Sistemi a 2, 3 (*), n masse: modi naturali di vibrare, deformate, diagrammi dei momenti, sollecitazioni torsionali nei modi naturali di vibrare. Oscillazioni torsionali dovute all'elica negli impianti di propulsione navale. Cenni sulle cause forzanti torsionali "interne" (*). Armoniche del momento motore: determinazione delle armoniche del momento motore, velocità critiche torsionali. Diagrammi di fase delle armoniche Mn, armoniche principali e secondarie. Diagrammi vettoriali. Ampiezza di equilibrio. Il moto torsionale forzato: calcolo della componente rigida del moto forzato. Sollecitazioni torsionali forzate, determinazione della sollecitazione torsionale nella sezione più sollecitata. Metodi per ridurre la sollecitazione torsionale massima: variazione delle caratteristiche elastiche, giunti elastici, ordini di accensione.
Modi di vibrare e stabilità dei motocicli (*) – Modi di vibrare di un motociclo; modelli a un grado di libertà e loro soluzione con MATLAB; modello a tre gradi di libertà e sua soluzione con MATLAB; modi di vibrare nel piano del motociclo; modello a quattro gradi di libertà; modi di vibrare fuori dal piano (**)
(*) Le dimostrazioni analitiche e/o numeriche relative a questo argomento non fanno parte del programma di esame; di esso è quindi sufficiente lo studio dell'eventuale modello fisico e matematico, nonché dei risultati ai quali si perviene.
(**) Le applicazioni MATLAB possono essere scaricate a questi link: [A] [B]
BIBLIOGRAFIA
Capitoli dall’1 al 3: Appunti dalle lezioni (disponibili presso il centro copie della Facoltà).
Capitoli dal 4 all'8:
* A.R. GUIDO, S. DELLA VALLE - Meccanica delle vibrazioni - CUEN, Napoli, 1988 (disponibile in copia autorizzata presso il centro copie della Facoltà)
* A.R. GUIDO, S. DELLA VALLE - Vibrazioni meccaniche nelle macchine - Liguori, Napoli, 2004
Capitolo 9:
* Appunti dalle lezioni, scaricabili a questo link: [C]
* V. COSSALTER - Motocycle Dynamics - Lulu.com, 2006 (ISBN 978-1-4303-0861-4)
