CdSINGEGNERIA DEI VEICOLI
Codice863II
CFU12
PeriodoAnnuale
LinguaItaliano
Il corso ha lo scopo di far acquisire agli allievi le competenze per applicare il metodo agli Elementi Finiti (EF) ad analisi statiche lineari di componenti e strutture meccaniche, con una sufficiente base teorica per capirne limiti e potenzialità, utilizzando i diversi elementi a seconda del tipo di problema da modellare.
Nel modulo di metodi computazionali per la simulazione dinamica nei veicoli si vuole inoltre fare acquisire le conoscenze relative alle tecniche Multi-Body per l'analisi cinematica e dinamica di sistemi costituiti da corpi rigidi.
The student who successfully completes the course will have the ability to apply the Finite Element Method (FEM) to the linear static stress analysis of mechanical components and structures, with a sufficient theoretical basis to understand limits and potential of the method, using the different elements according to the type of problem to be modeled.
In addition they will have the ability to apply the Multi-Body method for the kinematic and dynamic analysis of multibody systems made of rigid bodies.
L'esame mira ad accertare la comprensione e la conoscenza dei contenuti del corso e la capacità di applicare la teoria ai casi pratici.
The examination aims to ascertain the understanding and knowledge of course content and the capability to apply theory to practical cases.
- Gli studenti sapranno utilizzare il software ANSYS APDL e Workbench per l'analisi strutturale ad elementi finiti
- 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
- Students will know how to use ANSYS APDL and Workbench software for finite element structural analysis
- Students will know how to use MatLab and MSC.Adams to simulate multibody dynamic problems
- Students will be able to present in a written report the results of their activity
- Gli studenti dovranno svolgere delle esercitazioni che saranno discusse in sede di esame orale
- Gli studenti dovranno preparare e presentare relazioni scritte che documentano i risultati delle analisi svolte con i codici agli elementi finiti e multibody.
- Practical activities will be carried out to assess acquired skills
- Students will have to prepare and present written reports that document the results of the finite element and multibody analyses
- Lo studente acquisirà sensibilità nella scelta del modello più adeguato a rappresentare il componente, struttura o sistema da analizzare.
- The student will acquire sensitivity in choosing the most appropriate model to represent the component, structure or system to be analyzed.
- L'attività individuale di analisi strutturale o di analisi cinematica e dinamica di un sistema dimostrerà l'acquisizione della giusta sensibilità nella scelta del tipo di modellazione di componenti, strutture o sistema.
- The individual activity of structural or multibody analysis will demonstrate the acquisition of the right sensitivity in the choice of the type of modeling of components, structures or system.
- Analisi matematica e algebra lineare
- Resistenza dei materiali strutturali
- Meccanica applicata
- Mathematical analysis and linear algebra
- Strength of materials
- theoretical and applied mechanics
Modalità di insegnamento:
- lezioni frontali, anche con l'ausilio di slides
- lavoro di laboratorio (guidato da codocente) in aula informatica
- ricevimenti individuali o collettivi per chiarimenti
- un lavoro individuale di analisi strutturale e un lavoro individuale di analisi dinamica finalizzato ad un elaborato scritto
- lectures, also with the visual aid of slides
- laboratory work in the computer lab guided by teacher's assistant
- individual or group meetings for additional explanations
- an individual work of structural analysis and an individual work on multibody analysis aimed at a written report
Fondamenti della teoria del metodo degli elementi finiti (FEM) in campo statico lineare: discretizzazione, funzioni di forma, relazioni costitutive, relazioni di congruenza, matrice di rigidezza degli elementi, matrice di rigidezza strutturale. Metodi di soluzione. Errori di modellazione e discretizzazione. Convergenza. Criteri di modellazione per diverse classi di strutture: tralicci, travi, problemi piani, piastre e gusci, problemi 3D.
Analisi vettoriale e matriciale di base . Rappresentazioni della matrice di rotazione e analisi cinematica dei sistemi di riferimento. Equazioni d ei vincoli e analisi dinamica inversa. Analisi dinamica di sistemi costituiti da corpi rigidi con le tecniche multibody.
Basic of Finite Element Method (FEM) theory in the linear static field: discretisation, shape functions, constitutive relationships, congruence relationships, element stiffness matrix, structure stiffness matrix. Solution methods. Modelling and discretisation errors. Convergence. Modelling criteria for different class of structures: trusses, beams, plane problems, plates and shells, 3D problems. Basic vector and matrix analysis. Rotation matrix representations and kinematic analysis of reference frame systems. Constraint equations and inverse dynamic analysis. Dynamic analysis of systems made of rigid bodies by multibody techniques.
- Madenci E., Guven I. “The Finite Element Method and Applications in Engineering Using ANSYS”, Springer 2015.
- A. Shabana, Dynamic of multibody systems. Cambridge Univ Press A. Shabana, Computational dynamics.
- Slide e dispense del corso.
- Madenci E., Guven I. “The Finite Element Method and Applications in Engineering Using ANSYS”, Springer 2015.
- A. Shabana, Dynamic of multibody systems. Cambridge Univ Press A. Shabana, Computational dynamics.
- Lectures slides and notes.
- Esame orale finale di circa un'ora (per ciascuno dei moduli)
- Nel caso in cui per uno dei moduli vengano assegnate domande in forma scritta, per tale modulo l'esame sarà composto da due momenti e precisamente, circa 2 ore per rispondere alle domande in forma scritta e cirza mezz'ora per la discussione.
Ulteriori informazioni:
L'esame comprende a) la presentazione di un rapporto su un'analisi ad elementi finiti di un modello di una struttura reale, una relazione sulla classe di laboratorio per il primo modulo, b) la presentazione di un report sull'analisi cinematica e dinamica di un sistema multibody per il secondo modulo, c) alcune domande sul contenuto del corso per entrambi i moduli.
- Final oral exam, about 1 hour long (for each module)
- In case, for one of the module, the student is asked to answer in written form to given questions, for that module the exam is composed of two parts: about 2 hours to answer the questions followed by about half an hour of discussion.
- Further information:
The examination includes a) the presentation of a report on a finite element analysis of a model of a real structure, a report on the lab classwork for the first module, b) the presentation of a report on the kinematic and dynamic analysis of a multibody system for the second module, c) a few questions on course content for both modules.