Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
Pierpaolo BELARDINELLI
Lingua di erogazione: INGLESELessons taught in: ENGLISH
Laurea Magistrale - [IM15] GREEN INDUSTRIAL ENGINEERING Master Degree (2 years) - [IM15] GREEN INDUSTRIAL ENGINEERING
Dipartimento: [040004] Dipartimento Ingegneria Industriale e Scienze MatematicheDepartment: [040004] Dipartimento Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Primo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2023-2024
Anno regolamentoAnno regolamento: 2022-2023
Crediti: 6
Ore di lezioneTeaching hours: 48
TipologiaType: D - A scelta dello studente
Settore disciplinareAcademic discipline: ICAR/08 - SCIENZA DELLE COSTRUZIONI
Inglese
English
Conoscenza delle nozioni fondamentali dell'analisi, dell'algebra lineare, meccanica strutturale e della fisica.
Knowledge of the basic topics of analysis, of linear algebra, structural mechanics and physics.
Lezioni di teoria: 48 ore
Theory lessons: 48 hours
L’insegnamento permette agli studenti di acquisire conoscenze di base ed avanzate di sistemi per la raccolta di energia (energy harvesting). I concetti e metodi appresi durante il corso forniranno capacità di ingegnerizzazione di elementi base di sistemi di harvesting. Il corso si orienta ad estendere la visione progettuale globale dello studente, stimolando analisi critica, comprensione e identificazione di problemi per l’efficienza energetica di sistemi ingegneristici. Tali conoscenze integrano la formazione dello studente e potranno essere estese a molteplici problemi ingegneristici in termini di scelta di approccio e metodologia risolutiva.
Capacità di applicare conoscenze e comprensione.
Al termine del corso lo studente sarà in grado di progettare ed analizzare sistemi di raccolta energetica basati su dinamica lineare e nonlineare. Lo studente perverra’, attraverso modelli ad ordine ridotto all’analisi dei regimi ottimali di progetto delle strutture di raccolta energetica.
Competenze trasversali.
Lo studente affronterà problematiche relative alla progettazione di sistemi di raccolta energetica attraverso casi di studio pratici. Inoltre, dovrà confrontarsi con problemi di accoppiamento multifisico in cui svilupperà competenze tipicamente interdisciplinari comprendenti aspetti elettromagnetici e meccanici. Attraverso lo studio di casi reali, lo studente aumenterà analisi critica ed autonomia decisionale in fase progettuale, consapevolezza rispetto alle conoscenze acquisite da dover spendere ai fini dell’ottenimento dei risultati.
Knowledge and Understanding.
The course aim is to give students basic and full understanding about energy harvesting systems. In detail, the acquired knowledge and methods will endow the student to develop devices at the base of more complex systems. A major teaching goal is to augment the engineering design skills of students. By facing compelling issues, the students will grow a reviewer attitude in order to identify smart solutions energetically efficient. Scientific consciousness and new methodologies will serve as a whole to study a wide range of engineering problems.
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
Thanks to the course, the student will acquire mastery of energy harvesting devices. He/she will make use of reduce order models to design towards the optimal device characteristics for the benefit of the harvesting performances.
Transversal Skills.
The course will teach how to design structures for energy harvesting. The student will face multi-physics coupling effects that plays an important role in the structures, e.g. electromagnetics, mechanics. The student will strength his/her applied design skills. Moreover, the student will be encouraged to autonomously comment and review on the base of the full device understanding and of its specifics.
Principi strutturali e meccanica delle vibrazioni
2. Statica e dinamica delle strutture (effetti di rigidezza e damping)
3. Modellazione approssimata: modelli a massa distribuita e concentrata
4. Energy harvesting su base lineare e nonlineare (ingegneria dell’harvesting, sfruttamento delle nonlinearita’, energy harvesters basato sulla bistabilita’)
5. Energy harvesting utilizzando trasduzione piezoelettrica (equazioni costitutive materiali piezoelettrici, travi multistrato)
6. Energy harvesting utilizzando sistemi ad oscillazione (pendolo).
7. Tecnologia dell’energy harvesting in strutture MEMS.
1. Principles of structures and mechanical vibrations.
2. Statics and dynamics of structures (effect of material constants, mechanical damping)
3. Approximate modelling: distributed-parameters and lumped systems
4. Linear and Nonlinear energy harvesting (modelling and exploiting nonlinearities, bistable energy harvesters)
5. Vibration-Based energy harvesting using piezoelectric transduction (piezoelectric constitutive equations, bimorph beam)
6. Dynamics of pendulums-system for energy harvesting
7. MEMS technologies for energy harvesting
La valutazione del livello di apprendimento consiste in una prova orale. Essa si basa sulla discussione della
teoria trattata nel corso aventi lo scopo di
verificare la capacità dello studente di saper applicare ai casi pratici i
concetti teorici del corso.
Criteri di valutazione dell'apprendimento.
Per superare con esito positivo la valutazione dell'apprendimento, lo studente deve dimostrare di:
- aver ben compreso i concetti esposti nel corso;
- saper elaborare tali concetti applicandoli alla risoluzioni di problemi semplici nell'ambito della raccolta energetica;
- essere capace di interpretare i fenomeni caratteristici che governano la risposta di sistemi dinamici;
- saper impostare approcci risolutivi per semplici strutture caratteristiche.
Criteri di misurazione dell'apprendimento.
Viene attribuito un voto in trentesimi, con eventuale lode.
Criteri di attribuzione del voto finale.
La sufficienza (18/30) sarà ottenuta dimostrando di aver acquisito i concetti di base del corso. Il voto aumenterà proporzionalmente alle conoscenze dello studente, fino al massimo (30/30) che si ottiene dimostrando una conoscenza approfondita dei contenuti del corso. La
lode è riservata agli studenti particolarmente brillanti.
Learning Evaluation Methods.
The learning evaluation will be done through an interview (oral examination) which will involve all the
topics discussed during the lectures, aimed at
checking the application of the general theory.
Learning Evaluation Criteria.
To get a positive evaluation, the candidate must:
- show that he/she understood the topics developed in the lectures;
- be able to elaborate the previous concepts in order to solve simple
problems regarding the engineering of harvesting;
- be able to understand the phenomena that govern the response of dynamical systems;
- be able to determine the methodology for the analysis of archetypal harvesters.
Learning Measurement Criteria.
A thirty-points scale is used for grading, with possible praise.
Final Mark Allocation Criteria.
The minimum (18/30) is for students that show at least the understanding of basic concepts. The mark will increase accordingly to the student knowledge and his/her ability to elaborate these concepts, up to the maximum score (30/30) which is obtained with full knowledge of all topics. The "laude" is obtained showing special cleverness
A. Erturk, D.J. Inman “Piezoelectric Energy Harvesting” Wiley; ISBN:9780470682548
D. Briand, E. Yeatman, S. Roundy “Micro energy harvesting” Wiley; ISBN: 978-3-527-31902-2
S. Priya, D.J. Inman “Energy Harvesting Technologies" (Ia ed.) Springer; ISBN 978-0-387-76463-4
https://learn.univpm.it
A. Erturk, D.J. Inman “Piezoelectric Energy Harvesting” Wiley; ISBN:9780470682548
D. Briand, E. Yeatman, S. Roundy “Micro energy harvesting” Wiley; ISBN: 978-3-527-31902-2
S. Priya, D.J. Inman “Energy Harvesting Technologies" (Ia ed.) Springer; ISBN 978-0-387-76463-4
https://learn.univpm.it
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2023-2024
Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
Tel (+39) 071.220.1, Fax (+39) 071.220.2324
P.I. 00382520427