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Antonio ZIPPO
Professore Associato
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari"
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Insegnamento: Prognostica e Manutenzione Predittiva
Ingegneria meccanica (Offerta formativa 2023)
Obiettivi formativi
L'obiettivo è che gli studenti abbiano la capacità e l'esperienza per affrontare la manutenzione dei sistemi di ingegneria attraverso un approccio moderno.
Prerequisiti
Conoscenze avanzate di:
Analisi Matematica, Algebra, Meccanica Razionale, Scienze delle Costruzioni
Programma del corso
1. Tecniche di manutenzione preventiva 1CFU
• Filosofie di manutenzione
• Classificazione degli impianti e raccomandazioni
• Principi della manutenzione preventiva
• Manutenzione preventiva attraverso analisi delle vibrazioni
2. Richiami sulla teoria delle vibrazioni 1CFU
• Sistemi ad un grado di libertà
o oscillazioni libere e forzate
o risonanze
o dissipazione
• Sistemi a molti gradi di libertà
o modi di vibrare
o analisi modale
3. Misura delle vibrazioni 1CFU
• Strumentazione per misura e testing:
o Sistemi di acquisizione
o Trasduttori: caratteristiche costruttive e montaggio
• Misure di vibrazione su un esempio pratico
• Testing strutturale e identificazione dei parametri modali
• Applicazioni Matlab
4. Intoduzione all'analisi dei dati 3 CFU
5. Analisi del segnale e applicazioni 1 CFU
• Serie di Fourier
• Trasformata di Fourier
• Campionamento e trasformata discreta
• FFT Analysis
• Time waveform analysis (caratteristiche
• Special signal processes
o Synchronous time averaging
o Cascade plot (waterfall)
o Operational modal analysis, Experimental Modal Analysis e Operational deflection shapes analysis
o Cepstrum analysis
• Applicazioni Matlab
6. Diagnosi di avarie e guasti 1CFU
• Diagnosi dei guasti/difetti mediante analisi delle vibrazioni
• Casistiche
• Metodologie correttive
7. Prognostica e previsione 1CFU
• Combinare diagnostica e prognostica
• Monitoraggio dello stato e delle condizioni strutturali
• Prognostica basata su modelli fisici e virtuali
• Strumenti di supporto alle decisioni
Metodi didattici
Lezioni e esperienze di laboratorio informatico
Testi di riferimento
Bendat J. S. and Piersol A. G. Random Data Analysis and Mesaurement Procedures third edition, John Wiley
and Sons New York, 2000.
Brigham, E.O. (1974) The Fast Fourier Transform. Prentice-Hall. Englewood Clifs, N.J.
Clough Ray W. and Penzien Joseph, DYNAMICS OF STRUCTURES, Computers & Structures, Inc., 1995
de Silva C. W., VIBRATION: Fundamentals and Practice, CRC Press, Boca Raton, London, New York,
Washington, D.C., 2000.
Kelly S. G., Theory and Problems of Mechanical Vibrations, Schaum’s Outline series McGraw-Hill, New York,
1996.
Rao S. S., Mechanical Vibrations, Pearson Prentice Hall New Jersey, 2004.
Strutt J. W. (Baron Reyleigh) The Theory of Sound, Vol. I and II, 1894, Reprinted by Dover Publications, New
York, 1945.
Robert Bond Randall, Vibration-based Condition Monitoring: Industrial, Aerospace and Automotive Applications, Wiley
Andres Brandt, Noise and Vibration Analysis: Signal Analysis and Experimental Procedures, Wiley
Per il punto 4 del programma, Introduzione all'analisi dei dati, si fa riferimento alle dispense messe a disposizione dal docente e reperibili sul gruppo Microsoft Teams del corso.
Verifica dell'apprendimento
Sviluppo dei progetti durante il periodo di insegnamento.
Gruppi di studenti svilupperanno alcuni progetti.
Ogni gruppo riceverà un problema da indagare.
Il problema non sarà un semplice esercizio.
È un modo per imparare profondamente l'argomento e dimostrare che è stato ben compreso.
Il gruppo produrrà un report e presenterà il lavoro alla classe (Powerpoint), 15 minuti
Parametri di valutazione
Chiarezza:
Correttezza grammaticale
Le frasi sono chiare, le idee sono ben spiegate
Gli obiettivi sono chiaramente identificati
Il set di dati iniziale è completo
Le conclusioni sono supportate dai dati
Teoria:
La spiegazione è corretta
Nessun plagio (taglia e incolla)
La parte teorica è strettamente correlata al problema
Implementazione:
Il codice è ben strutturato e commentato?
Il modello è validato?
L'implementazione numerica è descritta nella relazione?
Qualità grafica:
Chiarezza e qualità dei disegni
Qualità delle figure, ad esempio grafici 2D e 3D (didascalie, etichette, legenda)
Relatore:
L'oratore è in grado di creare interesse?
L'oratore è in grado di rispondere alle domande (con l'aiuto del gruppo)?
Oltre:
Approfondimento di uno o più aspetti del progetto
Ad esempio: scopri qualcosa di nuovo; mostra i limiti della teoria o della soluzione
Apprezziamo l'immaginazione e la creatività
1. Valutazione dei progetti. Peso 50%. I voti saranno pubblicati prima del primo esame dopo il periodo di insegnamento.
2. Parte teorica (15-60 min). Peso 50%. Domande a risposta aperta.
3. Ulteriori domande orali sono possibili a discrezione della commissione
Risultati attesi
Comprendere i principi di ingegneria nel sistema meccanico per identificare, formulare e risolvere problemi di manutenzione predittiva.
Essere in grado di trovare la fonte dei problemi di vibrazione nel sistema meccanico attraverso la ricerca che include l'identificazione, la formulazione, l'analisi, l'interpretazione dei dati basata su principi ingegneristici.