Tesi di Dottorato
Permanent URI for this communityTesi di Dottorato
Browse
8 results
Search Results
Item Efficient modelling methodologies for multibody simulations of vehicle dynamics(2014) Carpinelli, Mariano; Mundo, Domenico; Gubitosa, Marco; Pagnotta, LeonardoItem Sviluppo di modelli multibody avanzati per la dinamica delle ruote dentate.(2012-11-15) Palermo, Antonio; Mundo, Domenico; Desmet, WimIl lavoro di tesi e‟ incentrato sullo sviluppo di una metodologia multibody che permetta di simulare la risposta dinamica di una trasmissione come sistema completo, considerando gli effetti di contatto non-lineari e tridimensionali sull‟ingranamento delle ruote dentate. In particolare, le ruote dentate facenti parte della trasmissione non sono analizzate in maniera isolata, bensi‟ risentono delle condizioni operative istantanee derivanti dalle deformazioni strutturali e dalle interazioni della trasmissione con il generatore e l‟utilizzatore della potenza meccanica. Tali condizioni operative sono espresse, per tutti gli ingranaggi della trasmissione, in termini di disallineamenti istantanei e coppia trasmessa istantanea. Lo sviluppo della metodologia e‟ stato svolto in collaborazione con la Katholieke Universiteit Leuven e l‟azienda LMS International, entrambe situate nella citta‟ di Leuven (Belgio). La tesi ha inizio con un capitolo introduttivo, prosegue con la discussione dello stato dell‟arte, illustra attraverso tre capitoli di dettaglio la metodologia sviluppata, presenta i risultati numerici per due tipici casi di studio e termina con le conclusioni. L‟introduzione illustra sinteticamente le problematiche legate alla dinamica delle trasmissioni di potenza, le necessita‟ del contesto industriale di riferimento, la traiettoria di ricerca seguita durante il periodo di dottorato e i contributi sostanziali apportati dalla metodologia sviluppata. Tali contributi sono identificati nella possibilita‟ di evitare i costi computazionali imposti dalle dettagliate simulazioni di contatto, di modellare quindi in maniera dettagliata ed efficiente carichi dinamici e disallineamenti dinamici strettamente connessi alle vibrazioni e alla durabilita‟ delle trasmissioni meccaniche, e infine di calcolare tali quantita‟ fisiche attraverso una metodologia tale da poter essere utilizzata per un generico sistema meccanico rappresentato in ambiente multibody. Il capitolo relativo allo stato dell‟arte identifica tre classi principali di modellazione adottate per la dinamica delle trasmissioni meccaniche e ne analizza le relative applicazioni nei principali campi industriali, identificando punti di forza e di debolezza per ciascuna delle classi. Le tre classi analizzate includono modelli 12 analitici (da mono- a tri-dimensionali), modelli agli Elementi Finiti (statici e dinamici) e modelli multibody (a corpo-ruota rigido e flessibile). Le applicazioni riguardano il calcolo delle vibrazioni ai fini del comfort acustico e della durabilita‟ delle trasmissioni nel campo automobilistico, eolico e aeronautico. Si evidenzia come in tali applicazioni le trasmissioni rappresentino sistemi critici per il successo commmerciale dei prodotti (campo automobilistico ed eolico) o per la sicurezza degli utilizzatori (campo aeronautico). Il primo capitolo di dettaglio (Cap. 3) analizza le motivazioni teoriche su cui si fondano le ipotesi alla base della metodologia proposta. L‟Errore di Trasmissione e‟ identificato come l‟indicatore quantitativo principale per il calcolo delle vibrazioni della trasmissione. Subito dopo sono discussi i contributi della flessibilita‟ dei denti e dei disallineamenti all‟Errore di Trasmissione. Tale discussione fornice il substrato per comprendere come le modifiche microgeometriche delle superfici dei denti possano ridurre in maniera significativa le vibrazioni e migliorare la distribuzione delle pressioni di contatto. Sulla base delle motivazioni teoriche, la metodologia proposta permette di calcolare la rigidezza di ingranamento statica (per un range di condizioni operative) prima della simulazione dinamica e di ridurre i relativi tempi di calcolo in modo notevole, grazie alla semplice interpolazione di tale rigidezza in funzione delle condizioni operative istantanee. Il secondo capitolo di dettaglio (Cap. 4) fornisce la formulazione matematica alla base della metodologia proposta. Il terzo capitolo di dettaglio (Cap. 5) illustra in maniera quantitativa la sensibilita‟ dell‟Errore di Trasmissione rispetto alle variazioni della coppia applicata, di interasse e del disallineamento angolare nel piano d‟azione. Appare necessario da tale analisi includere gli effetti di tali variazioni per ottenere una risposta dinamica che sia accurata. Il capitolo sui casi di studio mostra come la discussione condotta nei capitoli precedenti sia correttamente rintracciabile nei risultati forniti dalla metodologia proposta. Il primo caso di studio analizzato e‟ quello di una coppia di ruote dentate elicoidali che presentano modifiche microgeometriche della superficie dei denti ottimizzate. La variabilita‟ dell‟Errore di Trasmissione risulta minima nelle condizioni operative di ottimo e degrada allontanandosi da tali condizioni. A bassa velocita‟ di rotazione i risultati dinamici convergono verso i risultati delle simulazioni statiche. Il secondo caso di studio analizzato e‟ un rotismo 13 epicicloidale a tre pianeti elicoidali. I risultati mostrano come sia necessario modellare gli effetti tridimensionali del contatto al fine di catturare correttamente la risposta dinamica del rotismo.Item Simplified Methods for Dynamic Analysis of Structures under Blast Loading(2007) Campidelli, Manuel; Viola, Erasmo; Bruno, DomenicoThe increasing threat of extremely severe loading conditions caused by a number of explosive sources made engineers and scientists developing, during the last half century, several methods of analysis and design of blast–resistant structures. Simple, intermediate, and advanced computational approaches have been adopted, requiring increasing computational resources. These efforts led to the publication of several manuals and guidelines for the analysis and design of blast–resistant reinforced concrete and steel structures, mostly based on simple considerations derived from Single Degree of Freedom (SDOF) models. Although the development of future guidelines based on advanced numerical techniques is desirable, typical design activities cannot be effectively carried out by applying complex methods, because of their large demand of resources. Therefore the necessity to develop simplified, low time consuming, methods of analysis, capable of supporting a daily design activity and, at the same time, takeing into account issues usually neglected, such as a strong non linear material behavior and the influence of the strain rate caused by a blast load on the structural response. The development of such design tools is the object of this study. The first part of this thesis deals with the influence of the blast load shape on the dynamic response of an undamped linear elastic oscillator. Response spectrum and pressure–impulse diagrams are shown for several shape parameters, and a sensitivity analysis of the results with respect to the computational parameters is also presented. A method validation is carried out via genetic algorithms, through a careful calibration of all the genetic parameters, such as crossover fraction and number of elite elements. Non linear material modeling and strain rate dependent constitutive laws are objects of the second part of this dissertation. A non linear oscillator made of displacement, velocity, and acceleration dependent springs and dampers, under an arbitrary dynamic load, is proposed. Spring and damper constitutive laws have no restrictions as well as the load–time function, and the dynamic analysis is accomplished by a piecewise linear approximation of any input function. Numerical problems are dealt with by applying the Newton–Raphson method, in such a way that enables the error range to be estabiv lished “a priori”. Any possible drawback of this method is carefully avoided, and a quadratic speed of convergence is always ensured. Since the model provides velocity dependent springs, strain rate effects of blast loads on the structural response are taken into account by including strain rate dependent constitutive laws within the problem definition.Item Problemi inversi nella meccanica del danneggiamento(2007-11-11) Donato, Giuseppe; Aristodemo, Maurizio; Zinno, RaffaeleItem Studio del comportamento dinamico dei veicoli da competizione mediante analisi parametrica in ambiente multibody(2006-11-24) Matrangolo, Giuseppe; Luchi, Maria Laura; Muzzupappa, MaurizioItem Post-buckling behaviour of transversely stiffened plate girders(2014-05-28) Presta, Francesco; Aristodemo, Maurizio; Turco, EmilioMany investigations have been carried out to date into the behaviour of transversely stiffened web panels in bending and shear and many different theories have been proposed. Different code rules have been developed based on these theories. The British steel bridge code, BS 5400 Part 3, based its design rules for transverse stiffeners on the work of Rockey, while early drafts of Eurocode prEN 1993-1-5 were based on the work of Höglund. The former's tension field theory places a much greater demand on stiffener strength than does the latter's rotated stress field theory. Due to a lack of European agreement, EN 1993-1-5 was modified late on its drafting to include a stiffener force criterion more closely aligned to that in BS 5400 Part 3. The rules for stiffener design in EN 1993-1-5 are thus no longer consistent with the rotated stress field theory and lead to a greater axial force acting in the stiffener. The rules for the design of the web panels themselves in shear however remain based on Höglund's rotated stress field theory, creating an inconsistency. Recent investigations have suggested that the rules in BS 5400 Part 3 and, to a lesser extent, in the current version of EN 1993-1-5 can be unduly pessimistic. This thesis investigates the behaviour of transversely stiffened plate girders in bending and shear using non-linear finite element analyses. It considers slender symmetrical steel girders with and without axial force and also steel-concrete composite plate girders (which are therefore asymmetric). It discusses the observed web post-buckling behaviour, compares it with the predictions of other current theories and recommends modified design rules. It includes investigation into whether a stiffness-only approach to stiffener design can be justified, rather than a combined stiffness and force approach. The shear-moment interaction behaviour of the girders as a whole are also investigated aItem Rielaborazioni e sviluppi degli approcci per l'analisi di problemi dinamici nonlineari delle strutture(2014-05-19) Russo, Katia; Lopez, Salvatore; Aristodemo, MaurizioItem Definizione di un modello di sintesi per l’analisi del comportamento dinamico dei veicoli(2014-04-07) Malito, Giorgio; Rizzuti, Sergio; Gatti, Gianluca