Università degli Studi di Bologna - Facoltà di Ingegneria PROGRAMMA del CORSO di MECCANICA DELLE VIBRAZIONI - II modulo per allievi del Corso di Laurea in INGEGNERIA MECCANICA - Anno Accademico 2001-2002 prof. Alessandro RIVOLA Tel. 051 2093440 - [email protected] - http://s360.ing.unibo.it/rivola.html 1. Catena di misura. Componenti della catena di misura: trasduttore; amplificatore; condizionatore di segnale; convertitore A/D; analizzatore. Trasduttori di vibrazione: trasduttori attivi e passivi. Trasduttori piezoelettrici: principio di funzionamento; modello a 1 gdl; campo dinamico; sensibilità; carta di calibrazione; sensibilità trasversale; montaggio. 2. Analisi dei dati Segnali deterministici: Classificazione dei dati deterministici; Serie di Fourier; Trasformata di Fourier e sue proprietà; Trasformata Finita di Fourier; Fenomeno del leakage; Finestre. Elementi di teoria delle probabilità: Spazio dei campioni ed eventi; Probabilità; Variabile casuale; Funzione probabilità e distribuzione di probabilità; Funzione densità di probabilità; Valore atteso; Momenti di una variabile casuale; Distribuzione normale (Gaussiana); Momenti di ordine superiore (skewness e kurtosis). Processi casuali: Definizioni e classificazione; Densità di probabilità per un processo stocastico; Valore atteso dell’insieme; Momenti di un processo stocastico; Processi stazionari e non stazionari; Processi ergodici. Covarianza e Correlazione: correlazione incrociata; autocorrelazione; proprietà. Densità spettrale: Autospettro e Spettro incrociato; Funzione Coerenza; Spettri mediante Trasformata di Fourier; Processi a banda larga e banda stretta. Sistemi fisici: Richiami e definizioni; Funzione di Trasferimento e Funzione Risposta in Frequenza (FRF); Sistema Lineare con ingresso casuale; Effetto di errori di misura; Stimatori della FRF Preparazione dei dati: Generalità: Campionamento; Aliasing; Quantizzazione; Trasformata Discreta di Fourier; Fast Fourier Transform. Introduzione all’Analisi Modale Sperimentale: Generalità; Note e richiami; Schema del procedimento. 3. Esercitazione Sperimentale Misura di frequenze naturali. Scelta dei parametri di acquisizione. Eccitazione di una struttura con shaker elettrodinamico. Eccitazione di una struttura con martello strumentato. Rilievo sperimentale di FRF. Osservazioni sulla funzione coerenza. Analisi modale sperimentale: definizione della geometria; rilievo sperimentale delle FRF; animazione delle forme modali. 4. Modellazione a Parametri Concentrati di Meccanismi Generalità. Il comportamento dinamico dei meccanismi. La modellazione: modellazione dei meccanismi; metodologie di modellazione. Modelli a parametri concentrati: inerzie; rigidezze; azioni dissipative; giochi; attrito secco; rigidezza di contatto; schiacciamento del lubrificante. Integrazione delle equazioni. La validazione. Impiego del modello. Impiego di SIMULINK per l'integrazione delle equazioni. Blocco "massa". Blocco "visco-elastico". Esempio simulato. Esempi di modelli di meccanismi: meccanismo per moto rettilineo alterno; distribuzione desmodromica; macchina di prova ingranaggi; meccanismo per moto rotatorio alterno; modello di una trasmissione meccanica con azionamento controllato. 5. Monitoraggio e diagnostica mediante analisi delle vibrazioni Generalità. La manutenzione: a rottura, preventiva, predittiva. Tecniche di monitoraggio. Monitoraggio mediante analisi di vibrazioni: analisi nel dominio del tempo, delle ampiezze, di frequenza; media asincrona e sincrona. Sorgenti di vibrazioni. 6. Monitoraggio e diagnostica degli ingranaggi Frequenze caratteristiche. Analisi in frequenza. Modulazione di ampiezza e di fase (eccentricità, cricca). Trasformata di Hilbert. Media sincrona. Bande laterali. Cepstrum. Il segnale residuo. Esempi. 7. Monitoraggio e diagnostica dei cuscinetti a rotolamento Frequenze caratteristiche. Analisi in frequenza. Modulazione di ampiezza. Metodo dell’inviluppo. Cepstrum. Esempi. 8. Monitoraggio e diagnostica di meccanismi a camma Generalità. Impiego delle tecniche classiche di elaborazione del segnale (dominio del tempo, dominio di frequenza, dominio delle ampiezze). Cenni di tecniche avanzate: analisi tempo-frequenza. La ricostruzione del segnale di vibrazione dell'organo monitorato a partire dal segnale misurato sulla cassa. Il modello del meccanismo come strumento per la diagnostica. Esempi. 9. Introduzione a MATLAB 10. Introduzione a SIMULINK.