Guida degli insegnamenti

Syllabus

Partially translatedTradotto parzialmente
[W001230] - STRUMENTI E METODI PER MISURE DI VIBRAZIONITOOLS AND METHODS FOR VIBRATION MEASUREMENT
Milena MARTARELLI
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea - [IT05] INGEGNERIA MECCANICA First Cycle Degree (3 years) - [IT05] MECHANICAL ENGINEERING
Anno di corsoDegree programme year : 3 - Primo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2019-2020
Anno regolamentoAnno regolamento: 2017-2018
Crediti: 6
Ore di lezioneTeaching hours: 48
TipologiaType: D - A scelta dello studente
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-IND/12 - MISURE MECCANICHE E TERMICHE

LINGUA INSEGNAMENTO LANGUAGE

ITALIANO

Italian


PREREQUISITI PREREQUISITES

Conoscenze degli strumenti matematici di base e dei fenomeni fisici relativi alla meccanica e fenomeni ondulatori.

Basic knowledge of mathematics and physical phenomena related to mechanics and wave phenomena.


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEL CORSO DEVELOPMENT OF THE COURSE

Lezioni di Teoria, 40 ore
Laboratorio, 8 ore

Theory lessons, 40 hours
Laboratory, 8 hours


RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI LEARNING OUTCOMES
Conoscenze e comprensione.

L’insegnamento permette agli studenti di acquisire conoscenze di base sulla strumentazione di misura e sui metodi di analisi del segnale per la valutazione del comportamento dinamico di strutture, fornendo gli elementi necessari alla comprensione del funzionamento di sensori e trasduttori, del loro impiego in laboratorio ed in ambito industriale e alla conoscenza delle principali norme per eseguire test vibrazionali su prodotti/componenti per la certificazione e la qualità.


Capacità di applicare conoscenze e comprensione.

Lo studente apprenderà, tramite esempi ed esercitazioni in aula e laboratorio, come progettare un test vibrazionale, dalla definizione del set-up di misura alla acquisizione dei dati fino all’elaborazione dei dati per la determinazione dei parametri necessari alla descrizione del comportamento dinamico del misurando.


Competenze trasversali.

L’insegnamento fornirà competenze trasversali nel campo delle misure di vibrazioni che vanno dalla conoscenza degli strumenti di misura del comportamento dinamico delle strutture alla comprensione dei metodi di analisi del segnale per l’analisi modale. La trattazione di esempi applicativi in vari settori industriali e su vari componenti e prodotti fornirà allo studente una chiara consapevolezza della trasversalità delle misure di vibrazione.


Knowledge and Understanding.

The course enables students to acquire basic knowledge on measuring instruments and on signal processing methods for evaluating the dynamic behavior of structures. It provides the elements necessary to the understanding of sensors and transducers operation, of their exploitation in laboratory and in industrial environment and to the comprehension of the principal standards for the accomplishment of vibrational tests on products/components for the certification and quality control.


Capacity to apply Knowledge and Understanding.

The student will learn, through examples and exercises in the classroom and in laboratory, how to design a vibrational test, from the definition of the measurement setup to the data acquisition and to the data processing for the estimation of the parameters necessary for the description of the dynamic behavior of the structure under test.


Transversal Skills.

The course will provide the students with transversal skills in the field of the vibration measurements, from the knowledge of the measurement instruments for the dynamic characterization of structures to the comprehension of the signal processing methods for modal analysis. The discussion of application examples in various industries and of various components and products will provide the student with a clear awareness of the transversal nature of the science of vibration measurement.



PROGRAMMA PROGRAM

Lezioni di teoria
1. Richiami di analisi dei segnali tempovarianti:
a. analisi nel tempo (momenti statistici, cross/auto-correlazione)
b. analisi in frequenza (FFT, DFT, troncamento e leakage, medie sincrone/asincrone)
c. misura della FRF e coerenza
2. Catene di misura/test per vibrazioni:
a. generazione delle vibrazioni (shaker, martello strumentato);
b. sensori per la misura della forzante;
c. sensori per la misura della risposta vibrazionale;
d. calibrazione dei sensori;
e. sistema acquisizione segnali ed elaborazione per calcolo FRF.
3. Analisi modale sperimentale:
a. metodi stima parametri modali (SDOF, MDOF, circle fit, time&frequency domain);
b. verifica della qualità dell’analisi modale (MAC, FRF sintetizzate).
4. Normativa per test vibrazionali finalizzati alla certificazione e alla qualità di componenti meccanici ed elettronici:
a. Banchi prova per test vibrazionali (sinusoidali, random e shock);
b. Banchi prova retroazionati (controllo in forza o accelerazione);
c. Rassegna normativa di prova (modalità prova e spettri di riferimento).
5. Misura delle vibrazioni trasmesse all’uomo:
a. misura di vibrazioni mano-braccio;
b. misura vibrazioni corpo intero.
Lezioni di laboratorio:
1. realizzazione pratica di un test di analisi modale
2. realizzazione pratica di un test retroazionato per il controllo delle vibrazioni

Theory lessons
1. Review of time-varying signal processing:
a. Time domain analysis (statistical moments, auto and cross-correlation)
b. Frequency domain analysis (FFT, DFT, truncation and leakage, synchronous and asynchronous averaging)
c. FRF measurement and coherence
2. Vibration testing
a. Vibration generation systems (shakers, hammers)
b. Input force measurement sensors
c. Vibration response measurement sensors
d. Sensor calibration
e. Signal acquisition systems and processing methods for FRF estimation
3. Experimental modal analysis
a. Modal parameters estimation (SDOF, MDOF, circle fit, time and frequency domain)
b. Modal parameters quality assessment (MAC, Synthesis of FRF)
4. Vibration testing standards for the certification and qualification of mechanical and electronic components
a. Vibration test benches (sine, random, shock control)
b. Closed loop test bench (force and acceleration control)
c. Vibration testing standards (test procedure and reference spectra)
5. Human response to vibration
a. Hand-arm vibration measurement
b. Whole body vibration measurement
Laboratory
1. Modal test practice
2. Closed loop test practice for vibration control


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME DEVELOPMENT OF THE EXAMINATION
Modalità di valutazione dell'apprendimento.

Il livello di apprendimento degli studenti viene valutato attraverso una prova orale, consistente nella esposizione di argomenti del corso e nella descrizione di una tesina facoltativa da svolgere in laboratorio.


Criteri di valutazione dell'apprendimento.

Per superare con esito positivo l’esame, lo studente deve dimostrare, una complessiva conoscenza dei contenuti dell’insegnamento, esposti in maniera il più possibile corretta con utilizzo di adeguata terminologia tecnica, utilizzando gli strumenti formali e grafici tipici dell'ingegneria, ovvero schemi costruttivi, schemi a blocchi, grafici, formulazione analitica. La valutazione massima verrà conseguita dimostrando una conoscenza approfondita dei contenuti dell'insegnamento, esposta con completa padronanza del linguaggio tecnico e con rigore metodologico.


Criteri di misurazione dell'apprendimento.

Viene attribuito un voto in trentesimi, con eventuale lode.
Il voto minimo per il superamento dell’esame è 18/30.


Criteri di attribuzione del voto finale.

Ad ogni domanda posta verrà dato un voto in trentesimi. Il voto finale è basato sulla media dei voti nelle singole domande e costituisce una valutazione complessiva. La lode verrà attribuita agli studenti che, avendo conseguito la valutazione massima, abbiano dimostrato una particolare padronanza della materia.


Learning Evaluation Methods.

The students' learning level is verified through an oral assessment: the student has to answer to oral questions about the course topics. It is optional the discussion of a practical project performed in the laboratory.


Learning Evaluation Criteria.

To successfully pass the exam, the student must demonstrate an overall knowledge of the course contents, exposed as accurately as possible with the use of adequate technical terminology, using the formal and graphical representation typical of engineering, construction schemes, block diagrams, graphs, analytical formulation. The maximum evaluation will be achieved by demonstrating a thorough knowledge of the topics of the course, presented with mastery of technical language and methodological rigor.


Learning Measurement Criteria.

The evaluation is expressed in thirtieths, with eventual honors. The minimum grade is 18/30.


Final Mark Allocation Criteria.

A mark expressed in thirties will be given to each question. The final mark is the mean value of the marks of each question and it represents an overall rating of the exam. Full mark with honors will be granted to the students who will demonstrate a great mastery of the subjects.



TESTI CONSIGLIATI RECOMMENDED READING

Testi di carattere generale per la preparazione dell’esame

David J. Ewins: “Modal Testing: Theory, Practice and Application”, Research Studies Press, 2000

Neil J. Mansfield: “Human Response to Vibration”, CRC Press 2005

Materiale didattico elettronico disponibile su piattaforma Moodle di Ateneo

General books:

David J. Ewins: “Modal Testing: Theory, Practice and Application”, Research Studies Press, 2000

Neil J. Mansfield: “Human Response to Vibration”, CRC Press 2005

Electronic teaching material available on the University Moodle platform


Scheda insegnamento erogato nell’A.A. 2019-2020
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento.
Academic year 2019-2020

 


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