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a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
INGEGNERIA MECCANICA
Insegnamento
CALCOLO E PROGETTO DI SISTEMI MECCANICI
INM0018924, A.A. 2017/18

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2016/17

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
INGEGNERIA MECCANICA
IN0518, ordinamento 2011/12, A.A. 2017/18
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Crediti formativi 9.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese DESIGN AND ANALYSIS OF MECHANICAL SYSTEMS
Sito della struttura didattica http://im.dii.unipd.it/ingegneria-meccanica-magistrale/
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Ingegneria Industriale (DII)
Sito E-Learning https://elearning.unipd.it/dii/course/view.php?idnumber=2017-IN0518-000ZZ-2016-INM0018924-N0
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile GIOVANNI MENEGHETTI ING-IND/14
Altri docenti MATTIA MANZOLARO

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
CARATTERIZZANTE Ingegneria meccanica ING-IND/14 9.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso II Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
LEZIONE 9.0 72 153.0

Calendario
Inizio attività didattiche 25/09/2017
Fine attività didattiche 19/01/2018

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
8 A.A. 2017/18 01/10/2017 30/11/2018 MENEGHETTI GIOVANNI (Presidente)
RICOTTA MAURO (Membro Effettivo)
PETRONE NICOLA (Supplente)
7 A.A. 2016/17 01/10/2016 30/11/2017 MENEGHETTI GIOVANNI (Presidente)
RICOTTA MAURO (Membro Effettivo)
PETRONE NICOLA (Supplente)

Syllabus
Prerequisiti: Meccanica dei solidi, Costruzione di Macchine 1, Macchine 1
Conoscenze e abilita' da acquisire: Lo studente acquisisce metodi per la concezione, progettazione e verifica strutturale di sistemi meccanici supportati da simulazioni a calcolatore agli elementi finiti. Vengono trattati i sistemi meccanici idraulici e servo-idraulici per l'esecuzione di prove statiche e dinamiche di fatica.
Modalita' di esame: L'esame consiste nelle seguenti prove:
1) discussione con il docente e presentazione a tutto il Corso del progetto svolto a gruppi di studenti (valutazione da 0 a tre punti ad integrazione del voto finale delle prove scritte)

2) prova pratica a calcolatore (1 ora, massimo 30 punti) sul metodo degli elementi finiti applicato ad un problema strutturale o termo-strutturale.

3) prova scritta con tre domande di teoria sui diversi argomenti del Corso (1,5 ore, massimo 30 punti)

Il voto finale delle prove scritte è calcolato come:

(VotoProvaPratica + VotoProvaTeoria + VotoProgetto)/2

4) prova orale solamente per gli studenti che conseguono un voto finale delle prove scritte maggiore o uguale a 26/30. In questo caso il voto finale è la media tra il voto finale delle prove scritte ed il voto della prova orale.
Criteri di valutazione: La discussione del progetto di gruppo valuta:
- la capacità di impostare l'analisi e analizzare correttamente i risultati di una simulazione agli elementi finiti strutturale o termo-strutturale
- la qualità di redazione della relazione di calcolo
- la qualità della presentazione orale del progetto in termini di proprietà di linguaggio, capacità di sintesi e correttezza metodologica.

La prova pratica a calcolatore individuale valuta:
- il grado di apprendimento del software di analisi ad elementi finiti
- la correttezza dell'analisi e dei risultati prodotti

La prova scritta - parte di teoria - valuta il grado di conoscenza:
- delle funzioni e delle particolarità costruttive dei principali componenti dei circuiti oleodinamici
- dei principi alla base dei controlli in anello chiuso applicati ai sistemi meccanici

L'esame orale valuta:
- l'appropriatezza del linguaggio tecnico
- la correttezza metodologica seguita nell'esposizione degli argomenti
- la capacità di sintesi.
Contenuti: Il corso affronta il problema della progettazione e della regolazione di sistemi elettro-meccanici con approfondimento sui metodi di verifica strutturale mediante analisi agli elementi finiti.

Programma:
La macchina automatica come sistema meccanico ed elettronico integrato.
I circuiti oleodinamici: simboli, variabili dipendenti e indipendenti di un circuito oleodinamico, filtri, richiami sulle caratteristiche delle pompe volumetriche e delle pompe centrifughe, formule della potenza per pompe e motori, olii, perdite localizzate e distribuite nei circuiti.
Pompe per circuiti oleodinamici (ingranaggi, palette, pistoni assiali), serbatoi e smaltimento del calore.
Valvole direzionali, condizioni di copertura, valvole di ritegno.
Valvole limitatrici di pressione ad azione diretta e pilotate. Diagramma portata-pressione.
Valvole regolatrici di portata. Strozzatori, valvole compensate a 2 vie. Potenza dissipata nei regolatori di flusso a due vie. Valvole compensate a 3 vie. Potenza dissipata nelle valvole a tre vie. Accumulatori idraulici.
valvole proporzionali.
Servovalvole: valvola Moog.
Cilindri idraulici: dimensionamento, tenute, sistemi di smorzamento.
Dispositivi per trasferimento e trasformazione di energia. Accumulatori di energia. Effetti sui meccanismi durante il funzionamento: inerzia ridotta ad un asse, effetto delle sollecitazioni di urto sulle strutture, viti sollecitate ad urto, carico di serraggio ed effetto del pretensionamento sulle sollecitazioni di fatica, effetto dell?attrito, irregolarità nelle trasmissioni con catene.
Macchine a corrente continua ad eccitazione indipendente, macchine a corrente alternata (sincrone e asincrone): principi di funzionamento, equazioni elettriche e meccaniche. Curve caratteristiche.
Diodi. Diodi ideali. Diodi reali. Diodi Zener. I transistor NPN e PNP. Connessione del transistor ad emettitore comune.
Caratteristiche di collettore del transistor e retta di carico statica.
Amplificatori operazionali. Caratteristiche dell'amplificatore operazionale ideale.
Gli amplificatori operazionali a retroazione negativa: l'amplificatore di tensione invertente. Amplificatore differenziale. Il sommatore, l'integratore, il derivatore. Regolatori di sistemi meccanici realizzati con amplificatori operazionali: PID. Esempi di regolazione di un motore a corrente continua e della servovalvola di un sistema per prove a fatica su componenti.
Ponti estensimetrici. Celle di carico.
Analisi agli elementi finiti di componenti e strutture: elementi asta, trave, shell, solidi. Strutture assialsimmetriche, meccanica della frattura numerica. Programmazione in linguaggio APDL con software Ansys, tecnica della sottomodellazione. Analisi termo-strutturali agli elementi finiti.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Lezioni frontali in aula, esercitazioni in aula informatica sul metodo degli elementi finiti. Esercitazioni settimanali e svolgimento di un progetto in gruppi di studenti.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: 1. K.L. Lawrence, “Ansys Tutorial Release 11.0”, Biblioteca DIM Padova.
2. O. C. Zienkiewicz, “The Finite Element Method”, McGraw-Hill, London, 1989.
3. K. J. Bathe, Finite Element procedures, Prentice Hall, New Jersey, 1996.
4. T. Stolarski, Y. Nakasone, S. Yoshimoto, Engineering Analysis with Ansys Software, Elsevier, Oxford, 2006.
5. E. Madenci, I. Guven, The finite element method and applications in engineering using Ansys, Springer Science, New York, 2006.
6. Gianni Comini, Stefano Del Giudice, Carlo Nonino: Finite Element Analysis in Heat Transfer, Taylor & Francis, 1994.
7. ASSOFLUID, L’oleoidraulica nell’ambito industriale e mobile, Ed. Assofluid, 2004.
8. T.L. Floyd, Fondamenti di elettronica analogica, Principato, 1995.
9. R. Giovannozzi, Costruzione di Macchine, Patron, Bologna, 2007.
10. E.O. Doebelin, Measurement Systems – Application and Design, McGraw Hill.
11. Eurocodice 3, Progettazione delle strutture in acciaio.
Testi di riferimento:
  • R. Nordmann, H. Birkhofer, Elementi di Macchine e Meccatronica. --: Ed. McGraw Hill, --. Cerca nel catalogo
  • G. Meneghetti, M. Manzolaro, M. Quaresimin, Introduction to the structural analysis with Ansys® numerical code. Padova: LIBRERIA PROGETTO Padova, 2016. Cerca nel catalogo
  • M. Manzolaro, G. Meneghetti, Introduction to the thermal analysis with Ansys® numerical code. Padova: LIBRERIA PROGETTO Padova, 2016. Cerca nel catalogo

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Laboratory
  • Case study
  • Working in group
  • Problem solving

Didattica innovativa: Software o applicazioni utilizzati
  • Moodle (files, quiz, workshop, ...)

Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Istruzione di qualita' Industria, innovazione e infrastrutture