MECCANICA DELLE VIBRAZIONI
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2022/2023
- Docente
- GIORGIO DALPIAZ
- Crediti formativi
- 6
- Periodo didattico
- Secondo Semestre
- SSD
- ING-IND/13
Obiettivi formativi
- L'insegnamento fornisce i concetti ed i metodi per affrontare i problemi di interesse tecnico relativi al comportamento dinamico e vibratorio delle macchine e dei sistemi meccanici.
Le principali conoscenze acquisite saranno:
- Classificazione dei segnali ed analisi in frequenza;
- Modellazione a parametri concentrati;
- Vibrazioni di sistemi ad un grado di libertà;
- Vibrazioni di sistemi a due ed a molti gradi di libertà;
- Misure di vibrazione;
- Dinamica dei rotori.
Le principali abilità acquisite (ossia le capacità di applicare le conoscenze) saranno:
- sviluppare modelli a parametri concentrati, calcolandone i parametri;
- condurre analisi modale per via analitica e numerica di modelli a parametri concentrati;
- valutare numericamente la risposta vibrazionale;
- condurre misure vibrazionali e analisi modale sperimentale;
- condurre equilibratura di rotori su macchine subcritca. Prerequisiti
- Insegnamenti di matematica sia di I che di II livello, Fisica generale I & II, Meccanica razionale e Meccanica applicata alle macchine.
Contenuti del corso
- Il corso prevede 60 ore di didattica, comprensive di lezioni ed esercitazioni.
Gli argomenti del corso sono i seguenti.
INTRODUZIONE ALLE VIBRAZIONI E ALLA MODELLAZIONE DEI SISTEMI MECCANICI.
CLASSIFICAZIONE DEI SEGNALI ED ANALISI IN FREQUENZA: Serie e Trasformata di Fourier. Campionamento dei segnali.
MODELLAZIONE A PARAMETRI CONCENTRATI.
VIBRAZIONI DI SISTEMI AD UN GRADO DI LIBERTÀ: Vibrazioni libere. Metodi energetici; metodo di Rayleigh ed applicazioni. Vibrazioni forzate. Funzione di risposta in frequenza. Risposta ad un’eccitazione generica periodica e aperiodica; funzione di risposta all’impulso; integrale di convoluzione. Eccitazione proporzionale al quadrato della frequenza. Isolamento delle vibrazioni: eccitazione della massa, eccitazione della base, trasmissibilità, efficacia della sospensione.
VIBRAZIONI DI SISTEMI A DUE ED A MOLTI GRADI DI LIBERTÀ: Vibrazioni libere di sistemi a due ed a molti gradi di libertà non smorzati. Sistemi con modi rigidi. Metodo dei coefficienti di influenza. Metodo delle cedevolezze. Ortogonalità degli autovettori. Normalizzazione degli autovettori. Aspetti energetici; quoziente di Rayleigh; modifiche strutturali. Matrice modale e disaccoppiamento delle equazioni. Vibrazioni libere di sistemi a due ed a molti gradi di libertà con smorzamento viscoso proporzionale. Vibrazioni forzate di sistemi a due ed a molti gradi di libertà (metodo modale). Funzioni di risposta in frequenza e loro proprietà.
MISURE DI VIBRAZIONE: Trasduttori di vibrazioni. L’accelerometro piezoelettrico. Shaker e martello strumentato. Analisi modale sperimentale; valutazione della FRF (stime H1 e H2); estrazione dei parametri modali; dimostrazione sperimentale.
DINAMICA DEI ROTORI: Squilibrio statico e dinamico. Equilibratura dei rotori rigidi. Macchina equilibratrice subcritica; esercitazione sperimentale. Equilibratura in condizioni di esercizio (in situ); esercitazione sperimentale. Metodi didattici
- Lezioni teoriche, esercitazioni applicative numeriche ed esercitazioni pratiche sperimentali in laboratorio.
Modalità di verifica dell'apprendimento
- Esame scritto/orale sugli argomenti del corso e delle esercitazioni. Vengono assegnate 3 domande: due domande sono teorico-metodologiche, prevalentemente finalizzate alla verifica delle conoscenze; la terza domanda è un esercizio numerico, prevalentemente finalizzato alla verifica delle abilità nelle procedure di analisi delle vibrazioni. Le domande vengono svolte in forma scritta e vengono immediatamente corrette e discusse oralmente. Il voto assegnato a ciascuna domanda tiene conto sia dello svolgimento scritto sia della discussione orale. Il voto finale è la media dei voti sulle tre domande. Per superare l’esame è necessario raggiungere un voto finale minimo di 18/30.
Per sostenere l’esame è necessario presentare le esercitazioni da svolgere in forma scritta, che verranno controllate e discusse.
Il superamento dell'esame è prova di aver acquisito le conoscenze e le abilità specificate negli obiettivi formativi dell'insegnamento. Testi di riferimento
- Testo di riferimento:
•Meneghetti, Maggiore, Funaioli, Lezioni di meccanica applicata alle macchine. Vol. 3: Dinamica e vibrazioni delle macchine, Pàtron, 2010.
•E. Funaioli, A. Maggiore, U. Meneghetti, Lezioni di meccanica applicata alle macchine. Vol. 1: Fondamenti di Meccanica delle Macchine, Pàtron, 2005.
Altri testi consigliati per la consultazione:
•Rao, Mechanical Vibrations, 3rd ed., New York, Addison-Wesley, 1995.
•Thomson W., Theory of Vibration with Applications, 4th edition, New York, Chapman & Hall, 1993.
