Analisi dinamica con Applicazioni agli Elementi Finiti

DESCRIZIONE INTRODUTTIVA

La dinamica dei sistemi multibody affonda le sue radici storiche nella Mécanique Analitiquedi Lagrange, in cui venne per la prima volta presentata una formulazione dinamica in grado di generare, in maniera sistematica, le equazioni del moto di meccanismi complessi. Tuttavia, il testo non venne inizialmente apprezzato dagli ingegneri poiché troppo matematico e completamente privo di figure, i quali hanno continuato per lungo tempo a privilegiare un approccio Newtoniano in quanto ritenuto più intuitivo e maggiormente legato alla fisica del sistema meccanico da analizzare e/o progettare. 
Negli ultimi decenni, la necessità di simulare il comportamento dinamico di meccanismi o sistemi multibody complessi, come quelli presenti nei settori automotive, aerospaziale, automazione e robotica, avvalendosi degli strumenti di calcolo automatico resi disponibili dall’elettronica e dall’informatica, ha favorito lo sviluppo di algoritmi e procedure sistematiche di calcolo che integrati in appositi pacchetti software, hanno dato origine alla moderna dinamica computazionale e/o dei sistemi multibody. 
Inoltre, l’esigenza di macchine e sistemi meccanici funzionanti ad alti regimi e quindi soggetti ad elevati carichi inerziali, ha richiesto di chiamare in causa anche della deformabilità dei corpi, normalmente considerata in condizioni statiche mediante la meccanica del continuo e/o tecniche FEM. Pertanto, l’analisi flexible multibody e l’analisi agli elementi finiti, pur avendo basi culturali distinte ed avendo seguito percorsi evolutivi differenti, costituiscono strumenti che consentono di sviluppare modelli in cui vengono inclusi sia gli effetti elastici, sia le non linearità introdotte dalla cinematica del problema. 
Il corso ha la finalità di fornire ai partecipanti una solida formazione teorico-pratico sull’analisi flexible multibody finalizzata a far comprendere e familiarizzare con tutte le fasi dello sviluppo ed implementazione di efficienti modelli di calcolo di una vasta classe di sistemi di corpi flessibili vincolati tramite coppie cinematiche. Verranno quindi trattati i principali aspetti metodologici di quella parte della meccanica computazionale definitaflexible multibody. Inoltre, esempi applicativi sulla modellazione di sistemi meccanici lineari e non lineari, basata sull’applicazione dei principali metodi energetici e newtoniani, nonché dettagli su codici di calcolo appositamente sviluppati, discussione di casi di interesse industriale consentiranno ai partecipanti una mirata introduzione a questa sempre più attuale branca della meccanica.

CONTENUTI

Il corso tratta gli argomenti seguenti:

• 1° giorno
  Modellazione di sistemi meccanici lineari: Metodo Newtoniano, Principio dei Lavori Virtuali, Equazioni di Lagrange. Moto libero non-smorzato, smorzato e forzato. Analisi della risposta nel dominio del tempo e della frequenza. Modellazione di sistemi non-lineari. Linearizzazione. Esempi applicativi.

• 2° giorno
  Fondamenti teorici delle metodologie multi-body implementate nei più diffusi software commerciali. Tipologie di vincoli. Calcolo delle forze generalizzate. Tecniche di soluzione numerica di sistemi di equazioni algebrico-differenziali. Applicazioni. Cenni sulla sintesi modale. Simulazione di strutture flessibili mediante tecniche multibody ed elementi finiti. Modi statici di correzione. Applicazioni.

• 3° Giorno
  Esercitazioni pratiche sulla modellazione e interpretazione dei risultati di casi di interesse industriale per sistemi multi-body a corpi rigidi: Meccanismi semplici con coppie inferiori perfette e azionamenti; Meccanismi semplici con contatti: camme e cursori, calcolo delle forze di contatto e di attrito; Meccanismi con vincoli sovrabbondanti: caso dei giunti di trasmissione, coppie cinematiche reali. Esercitazioni pratiche sulla modellazione e interpretazione dei risultati di casi di interesse industriale per sistemi multi-body a corpi flessibili discreti: Modellazione di alberi flessibili; Caso di studio: turbina eolica ad asse verticale, giunto di trasmissione comprensivo delle elasticità strutturali; Trasferimento carichi da analisi multi-body ad analisi FEM: caso del manovellismo di spinta.