Prof. Ing. Francesco Frendo
Metodi Computazionali per la Simulazione Dinamica nei Veicoli (6CFU), modulo dell’esame integrato da 12 CFU di Metodi Computazionali per l’Analisi Strutturale e la Simulazione Dinamica.
Professore Ordinario di Progettazione Meccanica e Costruzione di Macchine (IIND-03/A)
Dip. di Ingegneria Civile e Industriale, DICI
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Lo studente che supera con profitto l’esame integrato di Metodi Computazionali per l’Analisi Strutturale e la Simulazione Dinamica ha le competenze per applicare il metodo agli Elementi Finiti (EF) per analisi statiche lineari di componenti meccanici, e le tecniche multibody per l’analisi cinematica e dinamica di sistemi meccanici costituiti da corpi rigidi. Lo studente sarà anche in possesso di una sufficiente base teorica per capire i limiti delle applicazioni, la sensibilità agli errori e per essere in grado di discutere la corrispondenza fra i risultati delle simulazioni numeriche e i sistemi reali. Gli studenti saranno infine in grado di presentare in un rapporto scritto i risultati della loro attività di simulazione.
Metodi Computazionali per la Simulazione Dinamica nei Veicoli (6CFU)
Le lezioni prevedono circa 30h di teoria e circa 30h di esercitazioni.
Teoria
Introduzione alle tecniche di analisi multibody, per sistemi costituiti da corpi rigidi e soggetti a vincoli e forze; output tipici delle analisi e caratteristiche legate alla non linearità dovuta ai grandi spostamenti; motivazioni per l’impiego delle tecniche di simulazione dinamica e importanza di una corretta validazione dei modelli.
Richiami di analisi vettoriale e matriciale. Varie rappresentazioni della matrice di rotazione e analisi cinematica dei sistemi di riferimento: formula di Rodrigues, coseni direttori, parametri di Eulero, angoli di Eulero, angoli RPY, rappresentazione esponenziale. Coordinate omogenee, catene cinematiche e convenzione di Denavit-Hartenberg. Velocità angolare e relazioni fondamentali per la cinematica. Equazioni dei vincoli. Jacobiano dei vincoli e partizionamento delle coordinate. Sistemi a cinematica imposta (problema dinamico inverso). Principio dei Lavori Virtuali, matrice di massa di un corpo rigido, forze generalizzate e tecniche per l’analisi dinamica di sistemi costituiti da corpi rigidi: Embedding Technique, moltiplicatori di Lagrange e Augmented Formulation. Sono previste alcune applicazioni della teoria in ambiente MatLab.
Esercitazioni
Vengono eseguite una serie di esercitazioni pratiche con il codice commerciale Adams relative a sottosistemi tipici del settore dei veicoli.
Bibliografia e materiale didattico
- Dispense del docente.
- A.A. Shabana, Dynamic of multibody systems. Cambridge Univ Press.
- A.A. Shabana, Computational dynamics, Wiley & Sons
