Programma dettagliato del modulo II

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.