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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2019/2020
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 052429 - DINAMICA DI SISTEMI AEROSPAZIALI
Docente Muscarello Vincenzo
Cfu 8.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - BV (350) INGEGNERIA AEROSPAZIALE*AE052429 - DINAMICA DI SISTEMI AEROSPAZIALI

Obiettivi dell'insegnamento

Obiettivo formativo principale

Il corso fornisce le conoscenze e gli strumenti di calcolo per studiare la dinamica dei sistemi aerospaziali reali attraverso una loro idealizzazione in modelli fisici, da rappresentare e analizzare in forma di modelli matematici. Durante il corso vengono riviste ed ampliate le conoscenze di cinematica dei corpi rigidi nel piano e dei sistemi di corpi vincolati, la descrizione della loro dinamica mediante le formulazioni di Newton-Eulero e di D'Alembert-Lagrange secondo i principi della meccanica analitica. Vengono introdotte le forze dipendenti dalla configurazione, i fenomeni legati all'interazione tra gli elementi di macchina quali l'attrito e la resistenza al rotolamento. Viene presentato l'approccio energetico per descrivere il funzionamento delle macchine ad un grado di libertà. Vengono presentati gli azionamenti idraulici ed elettrici. L'azionamento dei sistemi accoppiati viene studiato attraverso la teoria del controllo. A seguito dell'introduzione del concetto di passaggio dal continuo al discreto, la dinamica dei sistemi viene quindi studiata dal punto di vista delle vibrazioni attorno a una configurazione stazionaria, sia per lo studio della stabilità che della risposta a forzanti periodiche. Questo studio viene prima applicato a sistemi ad un grado di libertà, liberi e forzati, smorzati e non; quindi a sistemi a più gradi di libertà, introducendo i concetti di frequenze caratteristiche e modi propri di vibrare, con opportune tecniche di approssimazione. L'argomento è completato da cenni allo studio della stabilità e della risposta di sistemi immersi in campi di forza non conservativi, con applicazioni all'aeroelasticità dei velivoli.

 

Obiettivi formativi metodologici

Visione multidisciplinare delle problematiche ingegneristiche mediante l'integrazione di conoscenze provenienti da insegnamenti diversi per:

- elaborare scenari non strettamente familiari tramite l'analisi di problemi in forma non codificata;

- idealizzare problemi reali e scegliere i modelli matematici adeguati alla loro descrizione ed analisi;

- valutare la bontà di un modello, l'applicabilità dei risultati al problema reale e il livello di approssimazione che il suo utilizzo comporta.

 

Obiettivi formativi secondari

Sviluppo di semplici strumenti per la soluzione di problemi numerici mediante laboratori informatici di programmazione scientifica di base. Utilizzo di metodi già acquisiti in precedenza per:

- determinare la soluzione di sistemi di equazioni algebriche lineari e non-lineari;

- integrare nel tempo i sistemi di equazioni differenziali in forma esplicita e implicita;

- determinare la soluzione di problemi agli autovalori generalizzati e in forma parametrica;

- determinare la soluzione di problemi consistenti.

Miglioramento della capacità di comunicazione orale mediante un esame orale.


Risultati di apprendimento attesi

I contenuti del corso vengono illustrati mediante lezioni frontali. Il consolidamento delle nozioni acquisite e la preparazione alla prova scritta sono supportati da esercitazioni individuali in aula. A integrazione delle lezioni, per favorire l'ulteriore assimilazione dei concetti acquisiti, sono previsti laboratori informatici che richiedono una elaborazione individuale e il completamento di problemi formulati, descritti e in parte implementati a cura dei docenti.

Lo studente deve dimostrare la conoscenza delle nozioni fornite dal corso e la capacità di applicarle allo studio e alla soluzione di problemi, non soltanto codificati in forme standard. Nel complesso ci si attende l'apprendimento delle tematiche e delle tecniche di analisi e di soluzione che costituiscono gli obbiettivi formativi.


Argomenti trattati

1.       Introduzione alla modellazione: concetto di modellazione, obiettivi e tecniche di analisi. Richiami di cinematica e dinamica dei sistemi di corpi rigidi e applicazioni. Principio di D’Alembert. Dipendenza delle forze dal tempo e dalla configurazione. Azioni interne in sistemi meccanici. Moto in grande e moto perturbato, linearizzazione. Richiami di dinamica analitica. Equazioni di Lagrange di I e II tipo. Principio dei lavori virtuali.

2.       Azioni mutue tra elementi di macchine: modelli di attrito e sistemi di equazioni ibride; resistenza al rotolamento.

3.       Dinamica della macchina a un grado di libertà: moto vario e stazionario. Bilanci di potenza e rendimento delle trasmissioni, con applicazioni.

4.       Tecniche di azionamento e controllo: tecniche di azionamento integrate nelle equazioni della dinamica; applicazioni elettromeccaniche (motore c.c.) e idrauliche (attuatore, servovalvola) a sistemi multidisciplinari controllati (controllo in spostamento del pistone, controllo in velocità del motore in c.c.).

5.       Sistemi vibranti: dal continuo al discreto. Sistemi ad un grado di libertà (moto libero, forzato, smorzato e non; identificazione dei parametri). Sistemi vibranti a più gradi di libertà (moto libero, forzato, smorzato e non; approccio modale), assorbimento delle vibrazioni. Studio di stabilità, risposta e controllo di sistemi multidisciplinari soggetti a campi di forze non conservative (divergenza torsionale, flutter).

 


Prerequisiti

Agli studenti sono richieste le seguenti capacità e conoscenze pregresse:

- Algebra delle matrici e calcolo vettoriale.

- Soluzione di equazioni differenziali lineari a coefficienti costanti.

- Nozioni di cinematica del punto e del corpo rigido, nel piano e nello spazio; vincoli e reazioni vincolari.

- Nozioni di statica del corpo rigido.

- Nozioni di dinamica del punto materiale, del corpo rigido e dei relativi sistemi.

- Dinamica del motore elettrico in corrente continua.

- Dinamica dei servoattuatori idraulici.

- Nozioni di teoria dei sistemi dinamici.

- Nozioni di teoria del controllo.

- Trasformate di Fourier e Laplace.


Modalità di valutazione

L'accertamento della preparazione raggiunta è verificato mediante una prova scritta, il cui superamento consente di accedere ad una prova orale, da svolgersi tassativamente nello stesso appello della prova scritta.  La prova scritta verte sulla soluzione di semplici problemi multidisciplinari in forma e struttura non strettamente codificate, in modo da far emergere la reale comprensione dei problemi e dei metodi di soluzione, al di là della capacità di risolvere i primi applicando i secondi in modo acritico.  La prova orale consiste in un colloquio sugli argomenti che costituiscono il programma del corso, a partire da una discussione critica della prova scritta.  La prova scritta determina l'ammissione alla prova orale, ma non partecipa necessariamente, in misura predeterminata, alla costituzione del giudizio finale.


Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriaA. Curami, P. Masarati, Appunti al corso di Dinamica di Sistemi Aerospaziali http//corsi.metid.polimi.it/
Risorsa bibliografica facoltativaCannon, Robert H., Dynamics of physical systems, Editore: Dover, Anno edizione: 2003, ISBN: 0486428656
Note:

Ristampa dell'originale McGraw-Hill del 1967

Risorsa bibliografica facoltativaN. Bachschmid, S. Bruni, A. Collina, B. Pizzigoni, F. Resta, A. Zasso, Fondamenti di Meccanica Teorica e Applicata, Editore: McGraw-Hill, Anno edizione: 2010, ISBN: 978-88-386-6509-7
Risorsa bibliografica facoltativaG. Diana, F. Cheli, Dinamica dei Sistemi meccanici - vol. 1, Editore: Polipress, Anno edizione: 2010, ISBN: 97888-7398-066-7
Risorsa bibliografica facoltativaG. Diana, F. Resta, Controllo di sistemi meccanici, Editore: Polipress, Anno edizione: 2007, ISBN: 978-88-7398-024-4
Risorsa bibliografica facoltativaHerbert E. Merritt, Hydraulic Control Systems, Editore: John Wiley & Sons Inc., Anno edizione: 1967, ISBN: 978-0471596172
Risorsa bibliografica facoltativaPaolo Bolzern, Riccardo Scattolini, Nicola Schiavoni, Fondamenti di controlli automatici, Editore: McGraw-Hill Education, Anno edizione: 2015, ISBN: 978-8838668821
Risorsa bibliografica facoltativaLeonard Meirovitch, Fundamental of Vibrations, Editore: Waveland Pr Inc., Anno edizione: 2010, ISBN: 978-1577666912
Risorsa bibliografica facoltativaSingiresu S. Rao, Mechanical Vibrations, Editore: Pearson College Div., Anno edizione: 2010, ISBN: 978-0132128193
Risorsa bibliografica facoltativaRaymond L. Bisplinghoff, Holt Ashley, Robert L. Halfman, Aeroelasticity, Editore: Dover Publications, Anno edizione: 1996, ISBN: 978-0486691893

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
48:00
72:00
Esercitazione
28:00
42:00
Laboratorio Informatico
4:00
6:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 80:00 120:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.1 / 1.6.1
Area Servizi ICT
28/01/2020