Prof. Ing. Francesco Frendo (Vice-Presidente del Corso di Studi)
Progettazione Assistita e Simulazione Dinamica dei Veicoli <Link al Corso su MS Teams>
Professore Ordinario di Progettazione Meccanica e Costruzione di Macchine (ING-IND/14)
Dip. di Ingegneria Civile e Industriale, DICI
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Progettazione Assist. e Sim. Din. dei Veicoli
Lo studente che supera con profitto il corso ha le competenze per applicare ed utilizzare il metodo agli Elementi Finiti (EF) per analisi statiche lineari di componenti meccanici, con una sufficiente base teorica per capire i limiti dell’applicazione, la sensibilità agli errori, e la corrispondenza fra i risultati della simulazione e i componenti realmente modellati. Lo studente sarà inoltre in possesso delle conoscenze relative alle tecniche di analisi tipiche della dinamica multibody e sarà in grado di sviluppare modelli per l’analisi cinematica e dinamica di sistemi meccanici costituiti da corpi rigidi. In particolare:
- Concepire un modello EF e quindi implementarlo in ambiente ANSYS in base al tipo di risultato da ottenere
- valutare i limiti della modellazione e le possibilità di sviluppo per migliorarne le potenzialità previsionali.
- Gli studenti sapranno usare MatLab per simulare problemi di cinematica e sapranno utilizzare il codice MSC.Adams per fare delle analisi dinamiche multibody
- Gli studenti saranno in grado di presentare in un rapporto scritto i risultati della loro attività
Programma
Introduzione teorica di base del metodo agli Elementi Finiti (EF) in ambito statico lineare: funzioni di forma per l’elemento triangolare piano; determinazione delle matrici di rigidezza dell’elemento e della struttura; applicazione di vincoli e carichi, e determinazione della soluzione.
Principali tipi di elemento per analisi strutturali e loro impiego: elementi piani per modellazione plane stress, plane strain e assialsimmetrica; elementi monodimensionali Asta; elementi monodimensionali Trave, trattazioni di Eulero-Bernoulli e di Timoshenko con deformabilità a taglio; elementi monodimensionali Tubo; elementi piani Armonici (di Fourier); elementi di Contatto, Gap (o node-to-node) e Contact-Target; elementi Guscio assialsimmetrico e Guscio-Piastra 3D; elementi Solidi 3D di forma esaedrica e tetraedrica.
Principi di modellazione: tecnica di modellazione per sotto-modello; utilizzo delle simmetrie, in particolare simmetria e antisimmetria planare; vincoli di dipendenza e utilizzo del vincolo di regione rigida; connessioni fra tipi di elementi diversi; valutazione dell’errore e analisi di convergenza.
Attività di laboratorio: utilizzo del Software ANSYS Apdl/ Workbench, con esercitazione guidate, e assegnate da svolgere, sviluppando le varie tematiche presentate nel corso.
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 e catene cinematiche. Convenzione di Denavit-Hartenberg. Velocità angolare e relazioni fondamentali per la cinematica. Equazioni d ei vincoli e sistemi a cinematica imposta. Principio dei Lavori virtuali, forze generalizzate e tecniche per l’analisi dinamica di sistemi costituiti da corpi rigidi; embedding technique, moltiplicatori di Lagrange e Augmented formulation.
Bibliografia e materiale didattico
- Madenci E., Guven I. “The Finite Element Method and Applications in Engineering Using ANSYS”, Springer 2015.
- ANSYS Apdl/ Workbench help and related documentation.
- Slide del corso, informazioni varie e testi d’esame sulla homepage del docente.
- A.A. Shabana, Dynamic of multibody systems. Cambridge Univ Press.
- A.A. Shabana, Computational dynamics, Wiley & Sons
- Dispense del docente.
