ID:
A001525
Durata (ore):
72
CFU:
9
Url:
INGEGNERIA MECCANICA/PERCORSO COMUNE Anno: 1
Anno:
2023
Dati Generali
Periodo Di Attività
Primo Semestre (25/09/2023 - 15/12/2023)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Il corso si prefigge lo scopo di fornire le competenze che comprendono gli strumenti teorici e di calcolo necessari ad affrontare problemi di modellizzazione di sistemi lineari e non lineari con applicazioni nel campo dell'ingegneria meccanica. Inoltre, lo studente alla fine del corso acquisirà gli strumenti per l’analisi e la modellazione dei problemi di vibrazione per i sistemi meccanici e per la soluzione di problemi semplici di dinamica del veicolo, acquisendo così familiarità con i problemi ingegneristici avanzati.
Obiettivo formativo del corso è quello di consentire agli studenti di studiare e analizzare le equazioni differenziali che descrivono il comportamento dinamico di sistemi meccanici lineari (sistemi discreti a parametri concentrati e sistemi continui) e non lineari (sistemi soggetti a campi di forze, interazione fluido-struttura) e le nozioni di base di dinamica del veicolo.
Al termine del corso lo studente sarà in grado di affrontare in modo autonomo, mediante la selezione degli strumenti appropriati, lo studio di sistemi meccanici complessi; svilupperà capacità autonome di analisi e soluzione dei problemi (schematizzare il problema per la determinazione dei parametri necessari sia alla corretta progettazione di un sistema meccanico sia per lo studio della dinamica del veicolo).
Inoltre, svilupperà la capacità di presentare dei risultati con un linguaggio tecnico appropriato per comunicare in modo efficace con interlocutori di diversificata formazione.
Alla fine del corso, gli studenti svilupperanno una mentalità flessibile e una robusta metodologia per poter lavorare da soli o in gruppo.
Obiettivo formativo del corso è quello di consentire agli studenti di studiare e analizzare le equazioni differenziali che descrivono il comportamento dinamico di sistemi meccanici lineari (sistemi discreti a parametri concentrati e sistemi continui) e non lineari (sistemi soggetti a campi di forze, interazione fluido-struttura) e le nozioni di base di dinamica del veicolo.
Al termine del corso lo studente sarà in grado di affrontare in modo autonomo, mediante la selezione degli strumenti appropriati, lo studio di sistemi meccanici complessi; svilupperà capacità autonome di analisi e soluzione dei problemi (schematizzare il problema per la determinazione dei parametri necessari sia alla corretta progettazione di un sistema meccanico sia per lo studio della dinamica del veicolo).
Inoltre, svilupperà la capacità di presentare dei risultati con un linguaggio tecnico appropriato per comunicare in modo efficace con interlocutori di diversificata formazione.
Alla fine del corso, gli studenti svilupperanno una mentalità flessibile e una robusta metodologia per poter lavorare da soli o in gruppo.
Prerequisiti
È richiesta la conoscenza di base di analisi matematica (numeri complessi, metodi risolutivi e proprietà delle equazioni differenziali), di fisica (cinematica e dinamica) e di meccanica applicata (concetti di attrito statico e dinamico, freni, ruote dentate).
Metodi Didattici
Il corso è organizzato in tre fasi. La prima fase prevede lo studio delle vibrazioni in sistemi a parametri concentrati a 2-n gradi di libertà e in sistemi continui (funi e travi); la seconda fase è focalizzata sullo studio delle vibrazioni in sistemi a parametri concentrati immersi in campi di forze (interazione fluido struttura, instabilità da Flutter); la terza fase riguarda le nozioni di base della dinamica del veicolo (forze agenti sul veicolo e scambiate tra pneumatico e strada e lo studio della dinamica longitudinale). Il corso prevede lo svolgimento di lezioni frontali in aula ed esercitazioni in aula e seminari per l’approfondimento di alcune tematiche con esperti esterni. I supporti all’attività didattica sia per le lezioni frontali sia per le esercitazioni saranno: presentazioni in power point, video, lavagna.
Le esercitazioni saranno sia svolte dal docente sia guidate svolte dal docente.
Le esercitazioni saranno sia svolte dal docente sia guidate svolte dal docente.
Verifica Apprendimento
Esame con prove in itinere
La modalità pervista per l’esame è di tipo orale con due prove in itinere effettuate durante il corso.
In relazione alla struttura del corso, sono previste due verifiche in itinere una per la fase uno ed una per la fase due in cui è articolato il programma; queste verifiche saranno delle prove scritte e/o orali con domande a risposta aperta sulla parte teorica e prevedranno l’elaborazione di esercizi in relazione a quelli svolti in aula. È previsto un esame orale alla fine del corso sugli argomenti relativi alla terza fase. La validità delle prove in itinere è della sessione di esami successiva alla fine del corso. Per ciascuna prova il voto sarà espresso in trentesimi e il voto finale sarà una media dei singoli voti.
Esame senza prove in itinere e per studenti non frequentanti
L’esame finale è un esame orale e/o scritto (da concordare con il docente) sugli argomenti del programma finalizzato ad accertare le conoscenze acquisite e le capacità di applicarle in maniera critica con particolare riferimento:
- alla risoluzione dei problemi relativi allo studio delle vibrazioni per sistemi sia a parametri concentrati (lineari e non lineari) sia a parametri distribuiti (sistemi continui).
- alla conoscenza degli elementi di base della dinamica del veicolo;
- lo sviluppo di un linguaggio tecnico appropriato;
- l’utilizzo di corretti approcci metodologici.
- efficacia e competenza
La modalità pervista per l’esame è di tipo orale con due prove in itinere effettuate durante il corso.
In relazione alla struttura del corso, sono previste due verifiche in itinere una per la fase uno ed una per la fase due in cui è articolato il programma; queste verifiche saranno delle prove scritte e/o orali con domande a risposta aperta sulla parte teorica e prevedranno l’elaborazione di esercizi in relazione a quelli svolti in aula. È previsto un esame orale alla fine del corso sugli argomenti relativi alla terza fase. La validità delle prove in itinere è della sessione di esami successiva alla fine del corso. Per ciascuna prova il voto sarà espresso in trentesimi e il voto finale sarà una media dei singoli voti.
Esame senza prove in itinere e per studenti non frequentanti
L’esame finale è un esame orale e/o scritto (da concordare con il docente) sugli argomenti del programma finalizzato ad accertare le conoscenze acquisite e le capacità di applicarle in maniera critica con particolare riferimento:
- alla risoluzione dei problemi relativi allo studio delle vibrazioni per sistemi sia a parametri concentrati (lineari e non lineari) sia a parametri distribuiti (sistemi continui).
- alla conoscenza degli elementi di base della dinamica del veicolo;
- lo sviluppo di un linguaggio tecnico appropriato;
- l’utilizzo di corretti approcci metodologici.
- efficacia e competenza
Testi
G. Diana – F. Cheli - Dinamica e vibrazione dei sistemi vol 1 – UTET libreria
G. Diana – F. Cheli - Dinamica e vibrazione dei sistemi meccanici vol 2 – UTET libreria
A. Rindi – S. Papini – L. Pugi – J. Auciello – M. Ignesti – Appunti del corso di Meccanica del veicolo: l’autoveicolo – Università di Firenze
G. Genta – meccanica dell’autoveicolo – Levrotto & Bella
M. Guiggiani- dinamica del veicolo - CittàStudi
V. Cossalter - Motorcycle dynamics –
Meneghetti, Maggiore, Funaioli - Lezioni di meccanica applicata alle macchine. Vol. 3: Dinamica e vibrazioni delle macchine - Pàtron, 2010.
Rao - Mechanical Vibrations, 3rd ed. - New York, Addison-Wesley, 1995
Thomson W.- Theory of Vibration with Applications, - New York, Chapman & Hall, 1993.
G. Diana – F. Cheli - Dinamica e vibrazione dei sistemi meccanici vol 2 – UTET libreria
A. Rindi – S. Papini – L. Pugi – J. Auciello – M. Ignesti – Appunti del corso di Meccanica del veicolo: l’autoveicolo – Università di Firenze
G. Genta – meccanica dell’autoveicolo – Levrotto & Bella
M. Guiggiani- dinamica del veicolo - CittàStudi
V. Cossalter - Motorcycle dynamics –
Meneghetti, Maggiore, Funaioli - Lezioni di meccanica applicata alle macchine. Vol. 3: Dinamica e vibrazioni delle macchine - Pàtron, 2010.
Rao - Mechanical Vibrations, 3rd ed. - New York, Addison-Wesley, 1995
Thomson W.- Theory of Vibration with Applications, - New York, Chapman & Hall, 1993.
Contenuti
1. FASE 12+14 (6 teoria + 7 esercitazione)
ANALISI DELLE VIBRAZIONI A PARAMETRI CONCENTRATI
Vibrazioni lineari ad 1-gdl: Meccanica dei sistemi vibranti. Oscillatore armonico. Equazioni del moto. Vibrazioni libere. Vibrazioni forzate. Coefficiente di Amplificazione dinamica. Isolamento delle vibrazioni mediante fondazione. Vibrazioni a 2-gdl: Assorbitore dinamico. Sistemi a 2-n gradi di libertà: scrittura e soluzione delle equazioni del moto: moto libero e di moto forzato.
Approccio sistematico per la scrittura delle equazioni del moto di sistemi ad n gradi di libertà: approccio scalare (Equilibri dinamici ed equazione di Lagrange), approccio matriciale (Multi Body System, energia cinetica, energia potenziale, funzione dissipativa, lavoro virtuale delle sollecitazioni attive).
Sistema ad n gradi di libertà: soluzioni delle equazioni del moto: moto libero non smorzato, moto libero e smorzato, moto forzato.
Approccio modale per i sistemi a 2-n gradi di libertà: approccio modale per i sistemi a 2 gradi di libertà, approccio modale per i sistemi ad n gradi di libertà.
ANALISI DELLE VIBRAZIONE NEI CONTINUI.
Vibrazioni trasversali nelle funi: soluzione propagativa e soluzione stazionaria.
Vibrazioni trasversali nelle travi: vibrazioni trasversali nelle travi. Vibrazioni trasversali nelle travi sottoposte a carico assiale.
2. FASE 10+ 10 (5 teoria + 5 esercitazione)
SISTEMI SOGGETTI A CAMPI DI FORZE.
Sistemi vibranti a 1 grado di libertà perturbanti nell’intorno della posizione di equilibrio: sistemi ad 1 grado di libertà posto in un campo di forze aerodinamiche, definizione delle forze aerodinamiche agenti su un corpo rigido, sistema vibrante torsionale investito da vena fluida, sistema vibrante traslante investito da vena fluida.
Sistemi vibranti a 2 gradi di libertà perturbanti nell’intorno della posizione di equilibrio: campi di forze puramente posizionali (campo di forze conservativo, campo di forze non conservativo), campi di forze posizionali e di velocità (profilo alare a due gradi di libertà investito da vena fluida: instabilità da Flutter).
3. FASE 14+12 (7 teoria + 6 esercitazione)
DINAMICA DEL VEICOLO
La dinamica longitudinale: Contatto ruota-strada: modello di Coulomb. Cinematica del rotolamento. Il modello a spazzola: scorrimento longitudinale, scorrimento laterale, coefficiente di aderenza. Aderenza generalizzata: Magic Formula, aderenza generalizzata in direzione laterale – diagramma di Gough, Carpet Plot. Interazione tra forze longitudinali e trasversali: diagramma polare. Richiami di aerodinamica: forze aerodinamiche. Frenatura: decelerazione costante (contributo dei freni, delle azioni aerodinamiche, dell’attrito di rotolamento, della pendenza della strada) – modello semplificato di veicolo (trasferimento di carico, decelerazione massima, ripartizione della frenatura, variazione del coefficiente di aderenza, efficienza della frenatura, influenza della posizione del baricentro, bloccaggio delle ruote, correttori di frenata, ABS, BAS, CBC, ESP, FDR) – frenatura ideale: “parabola di frenatura” – ripartitore di frenata. Prestazioni del veicolo: caratteristica meccanica di un motore a combustione interna - dinamica longitudinale nel piano (modello di Coulomb, modello a tre gradi di libertà) – calcolo delle prestazioni di un autoveicolo (forza resistente, massima pendenza superabile, massima pendenza superabile con l’aderenza, accelerazione massima, criteri di massima per il dimensionamento del cambio). Dinamica laterale: sterzatura (sterzatura cinematica, il modello a bicicletta) - limite di slittamento e ribaltamento - sterzatura dinamica – comportamento direzionale a regime. Stabilità direzionale.
ANALISI DELLE VIBRAZIONI A PARAMETRI CONCENTRATI
Vibrazioni lineari ad 1-gdl: Meccanica dei sistemi vibranti. Oscillatore armonico. Equazioni del moto. Vibrazioni libere. Vibrazioni forzate. Coefficiente di Amplificazione dinamica. Isolamento delle vibrazioni mediante fondazione. Vibrazioni a 2-gdl: Assorbitore dinamico. Sistemi a 2-n gradi di libertà: scrittura e soluzione delle equazioni del moto: moto libero e di moto forzato.
Approccio sistematico per la scrittura delle equazioni del moto di sistemi ad n gradi di libertà: approccio scalare (Equilibri dinamici ed equazione di Lagrange), approccio matriciale (Multi Body System, energia cinetica, energia potenziale, funzione dissipativa, lavoro virtuale delle sollecitazioni attive).
Sistema ad n gradi di libertà: soluzioni delle equazioni del moto: moto libero non smorzato, moto libero e smorzato, moto forzato.
Approccio modale per i sistemi a 2-n gradi di libertà: approccio modale per i sistemi a 2 gradi di libertà, approccio modale per i sistemi ad n gradi di libertà.
ANALISI DELLE VIBRAZIONE NEI CONTINUI.
Vibrazioni trasversali nelle funi: soluzione propagativa e soluzione stazionaria.
Vibrazioni trasversali nelle travi: vibrazioni trasversali nelle travi. Vibrazioni trasversali nelle travi sottoposte a carico assiale.
2. FASE 10+ 10 (5 teoria + 5 esercitazione)
SISTEMI SOGGETTI A CAMPI DI FORZE.
Sistemi vibranti a 1 grado di libertà perturbanti nell’intorno della posizione di equilibrio: sistemi ad 1 grado di libertà posto in un campo di forze aerodinamiche, definizione delle forze aerodinamiche agenti su un corpo rigido, sistema vibrante torsionale investito da vena fluida, sistema vibrante traslante investito da vena fluida.
Sistemi vibranti a 2 gradi di libertà perturbanti nell’intorno della posizione di equilibrio: campi di forze puramente posizionali (campo di forze conservativo, campo di forze non conservativo), campi di forze posizionali e di velocità (profilo alare a due gradi di libertà investito da vena fluida: instabilità da Flutter).
3. FASE 14+12 (7 teoria + 6 esercitazione)
DINAMICA DEL VEICOLO
La dinamica longitudinale: Contatto ruota-strada: modello di Coulomb. Cinematica del rotolamento. Il modello a spazzola: scorrimento longitudinale, scorrimento laterale, coefficiente di aderenza. Aderenza generalizzata: Magic Formula, aderenza generalizzata in direzione laterale – diagramma di Gough, Carpet Plot. Interazione tra forze longitudinali e trasversali: diagramma polare. Richiami di aerodinamica: forze aerodinamiche. Frenatura: decelerazione costante (contributo dei freni, delle azioni aerodinamiche, dell’attrito di rotolamento, della pendenza della strada) – modello semplificato di veicolo (trasferimento di carico, decelerazione massima, ripartizione della frenatura, variazione del coefficiente di aderenza, efficienza della frenatura, influenza della posizione del baricentro, bloccaggio delle ruote, correttori di frenata, ABS, BAS, CBC, ESP, FDR) – frenatura ideale: “parabola di frenatura” – ripartitore di frenata. Prestazioni del veicolo: caratteristica meccanica di un motore a combustione interna - dinamica longitudinale nel piano (modello di Coulomb, modello a tre gradi di libertà) – calcolo delle prestazioni di un autoveicolo (forza resistente, massima pendenza superabile, massima pendenza superabile con l’aderenza, accelerazione massima, criteri di massima per il dimensionamento del cambio). Dinamica laterale: sterzatura (sterzatura cinematica, il modello a bicicletta) - limite di slittamento e ribaltamento - sterzatura dinamica – comportamento direzionale a regime. Stabilità direzionale.
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Corsi
Corsi
INGEGNERIA MECCANICA
Laurea Magistrale
2 anni
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