066/97
A.A. 1997/98
UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI TRIESTE
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CORSO DI LAUREA
INGEGNERIA MACCANICA
PROGRAMMA DEL CORSO DI
DOCENTE
MECCANICA DELLE VIBRAZIONI
Fulvio DI MARINO
Introduzione e Generalità - Introduzione, storia, caratteristiche, concetti di base ed
importanza della meccanica delle vibrazioni. Parti elementari dei sistemi oscillanti.
Gradi di libertà. Sistemi discreti e sistemi continui. Classificazione: vibrazioni libere e
forzate, smorzate e non smorzate, lineari, non lineari, deterministiche e casuali.
Effetto delle vibrazioni sul corpo umano
- Descrizione ed analisi dei sistemi. Modelli matematici. Derivazione delle equazioni
di equilibrio e di moto. Soluzione delle equazioni ed interpretazione dei risultati. Molle e loro combinazioni. Masse rotanti e traslanti e loro combinazioni. Smorzatori
ad attrito viscoso, coulombiano ed isteretico.
Moti armonici - Analisi del segnale - Rappresentazione vettoriale, con i numeri
complessi e trigonometrica. Grandezze caratteristiche e definizioni. Analisi nel
dominio del tempo e della frequenza. Analisi, serie ed integrale di Fourier, Funzione
di Dirac, Convoluzione, Teorema di Convoluzione, Teorema di Perceval,
Campionamento, Teorema del Campionamento, Aliasing, Leakage.
Sistemi ad 1 g. d. l. - Introduzione, vibrazioni naturali. Sistema traslante, equazioni
del moto. Principio della conservazione dell'energia. Soluzioni. Moti armonici.
Sistemi torsionali. Equazione del moto e soluzioni. Pendolo semplice e composto.
Pendolo invertito. Condizioni di instabilità. Metodo dell' energia.
Vibrazioni smorzate - Smorzamento viscoso. Equazioni del moto. Equazione
caratteristica e sue radici. Costante di smorzamento, smorzamento critico, rapporto di
smorzamento, sistemi critici, ipo- ed iper-critici, decremento logaritmico. Energia
dissipata per attrito. Smorzamento coulombiano. Smorzamento per isteresi.
Vibrazioni forzate - Eccitazione armonica. Equazioni del moto. Risposta di un
sistema non smorzato. Soluzione generale, particolare e totale. Battimenti. Risposta di
un sistema smorzato. Amplificazione, trasmissibilità, fattore di qualità, larghezza di
banda. Rappresentazioni in forma complessa e vettoriale. Eccitazione dalla base.
Eccitazione centrifuga e rotante. Instabilità e vibrazioni autoeccitate.
Condizioni generali di eccitazione - Introduzione. Forza periodica, non periodica,
impulso, gradino, forza eccitante generica. Equazioni del moto e risposte del sistema.
Convoluzione ed integrale di Duhamel. Operatore e Trasformata di Laplace.
Antitrasformata ed applicazioni.
Sistemi a 2 g.d.l. - Introduzione e generalità. Modi principali, vibrazioni libere.
Equazione caratteristica. Accoppiamenti. Coordinate principali. Equazioni del moto.
Condizioni iniziali. Oscillazioni forzate. Eccitazione armonica. Risonanze.
Assorbitore di vibrazioni per sistemi traslanti. Pendolo centrifugo. Smorzatori
torsionali con attrito viscoso e secco.
Sistemi rotanti -Velocità critiche degli alberi. Effetto dell' attrito. Condizioni di
squilibrio dei dischi e dei rotori. Equilibramento statico e dinamico. Tecniche di
equilibramento e macchine equilibratrici. Equilibramento in situ. Dinamica dei
manovellismi di spinta. Compensazione delle forze. Masse e volani nei sistemi
equivalenti. Equilibramento dei motori a C. I. alternativi.
Sistemi a più g.d.l. e continui - Introduzione e generalità. Modi di vibrare. Equazioni
del moto. Metodi numerici. Coefficienti di influenza. Sistemi continui in vibrazione
trasversale e flessionale. Vibrazione di corde. Vibrazioni torsionali per sistemi
costituiti da volani diversamente accoppiati.
Analisi Modale - Generalità sull’ analisi modale e sistemi MDOF. Equazioni del
moto, Soluzioni, Autovalori, Autovettori, Forme Modali, Matrici di massa e di
rigidezza modali, Funzioni di trasferimento, Matrice dei residui, Sistemi non smorzati,
proporzionalmente smorzati e non proporzionalmente smorzati. Moti rigidi, Soluzioni
ripetute, Estrazione parametri modali, SDOF peak picking, SDOF mode picking.
Cenni sull’ analisi dinamica dei sistemi con Metodi ad Elementi Finiti.
Acquisizione dati e Strumentazione - Generalità, classificazione, descrizione e
principi fisici di funzionamento relativamente a: Oscilloscopi, Vibrometri,
Accelerometri, Frequenzimetri. Trasduttori di spostamento, Estensimetrici e. r.,
strumenti ottici, laser, induttivi e capacitivi.. Catene di misura, rilevazione,
registrazione, preparazione, qualificazione, analisi dei segnali.
Dimostrazioni di uso dei principali strumenti di laboratorio analogici e digitali:
voltmetri, amperometri, oscilloscopi, registratori magnetici, analizzatori FFT,
calcolatori. Interfacciamento con calcolatore di strumenti digitali su linea dati con
cenni sui codici di trasmissione.
TESTI CONSIGLIATI E DI CONSULTAZIONE:
A. R. Guido -S. della Valle: "Meccanica delle Vibrazioni" CUEN - Napoli (1988)
S. S. Rao: "Mechanical Vibrations" Addinson-Wesley Publ. Comp., Inc. (1986)
W. Thomson: "Vibrazioni meccaniche" Tamburini Editore - Milano
C. M. Harris: “Shock and Vibration Handbook” Mc Graw-Hill
D. Hatchings: “A Finite Element Dynamics Primer” -NAFEMS
P. Sas: “Course on Modal Analysis Theory and Practice” - KULeuven
A. Ambardar: “Analog and Digital Signal Processing” - PWS Publ. Co.
E. O. Brigham: “The Fast Fourier Transform” - Prentice - Hall
J. S. Bendat: “Frequency Analysis” - Brüel & Kjær
A. A. vari: “Mechanical Vibration and Shock Measurement” - Brüel & Kjær
J. S. Bendat, A. G. Piersol: “ Random Data: Analysis and Measurement procedures”
- Wiley-Interscience.
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