La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Meccatronica e Modellistica? Mechatronics is centered on mechanics, electronics, computing, control engineering. …material engineering… which, combined,

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Meccatronica e Modellistica? Mechatronics is centered on mechanics, electronics, computing, control engineering. …material engineering… which, combined,"— Transcript della presentazione:

1

2 Meccatronica e Modellistica? Mechatronics is centered on mechanics, electronics, computing, control engineering. …material engineering… which, combined, make possible the generation of simpler, more economical, reliable and versatile systems. The portmanteau "mechatronics" was coined by Tetsuro Mori, the senior engineer of the Japanese company Yaskawa in 1969 Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici

3 Un Sistema Meccatronico è costituito da: una parte meccanica, formata in genere da più corpi (rigidi o flessibili) connessi tra loro in modo da consentire moti relativi (sist. Multicorpo) azionamenti (elettrici, pneumatici etc.) sensori controllore Il modello di tale sistema deve comprendere questi elementi

4 Meccatronica e Modellistica? La progettazione meccatronica richiede la capacità di modellare e simulare il comportamento di un sistema meccanico, anche considerando l’interazione con i sistemi di controllo e gli azionamenti. Il modello virtuale del sistema consente di effettuare test veloci, di prevederne il comportamento ed individuare eventuali criticità Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici

5 Le metodologie di modellazione possono poi essere implementate in programmi di calcolo che consentono la “sperimentazione” su prototipi virtuali con risparmio di costi e tempi rispetto a test su prototipi fisici. I pacchetti commerciali (MSC.ADAMS) “nascondono” la parte di scrittura e soluzione delle equazioni lasciando all’utente la modellazione geometrica e l’ingresso dei dati

6 F M Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici Sistema Multicorpo è un insieme di due o più corpi (rigidi o flessibili) collegati tra loro in modo che sia conservata la possibilità di moto relativo

7 Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici Esempio di sistema multicorpo (meccatronico)?

8 Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici Esempio di sistema multicorpo (meccatronico)?

9 In ambito biomeccanico si hanno applicazioni all’ergonomia, al trattamento delle disabilità allo sviluppo di ausili per la deambulazione e la mobilità. Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici

10 Esempi di sistemi multicorpo

11 Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici Gough Testing machine Milling operation

12 Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici Flexible multibody dynamics, Mechanisms dynamics, Launch Vehicle Dynamics, Deployable systems, Robotic systems, Control and mechatronics, Numerical and computational methods, Multibody Software development, Active and passive controls, Nonlinear dynamics and vibration, Multidisciplinary application

13 Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici Automotive MB Consente di realizzare modelli e test virtuali

14 Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici Stress in sospensione automobilistica

15 Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici E’ possibile testare il comportamento di componenti hardware (ad es freni, sospensioni) all’interno di un sistema più complesso simulato via software: HIL (hardware in the loop)

16 Schema banco prova HIL Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici

17 Banco prova ABS HIL Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici

18 “AUTOVEICOLO….” Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici

19 Oppure…. Un modello semplificato di veicolo è codificato nella centralina del dispositivo di controllo stabilità per stimare l’assetto del veicolo stesso

20 Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici

21

22 ESPABS

23 Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici Applicazioni non tradizionali Forensic mechanics (ricostruzione incidenti stradali)

24 Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici prof. V. Lorenzi Coordinate Ufficio: II piano edificio B, uff Tel:035/ Orario di Ricevimento Lunedì 16-17, Mercoledì Materiale didattico e comunicazioni

25 Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici

26 Testi di consultazione: A. Shabana, Dynamics of Multibody Systems, Wiley. G. Legnani, Robotica industriale, Casa Editrice Ambrosiana. G. Genta, Meccanica dell’autoveicolo, Levrotto & Bella, Torino, 2000 Esercitazioni Le esercitazioni consistono nella risoluzione numerica di problemi tramite Matlab e ADAMS. Modalità d’esame L’esame consiste in un colloquio orale

27 Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici Orario: Lunedì in aula 11 informatica Venerdì aula 23 Modalità: Lezioni teoriche in aula e esercitazioni con Matlab e MSC.ADAMS in lab. Informatico Conoscenze richieste: Meccanica Razionale - Meccanica Applicata – Vibrazioni Meccaniche (?)

28 Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici Cinematica del C.R. “Collegamenti” tra corpi Tipologia dei sistemi multibody Sistemi di coordinate, vincoli e gradi di libertà Classi di problemi Cenni sull’ integrazione tra FEM e multibody

29 Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici Posizione di un corpo rigido

30 Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici Cinematica del C.R “Collegamenti” tra corpi Tipologia dei sistemi multibody Sistemi di coordinate, vincoli e gradi di libertà Classi di problemi Cenni sull’ integrazione tra FEM e multibody

31 Giunti e gradi di libertà I corpi sono collegati tra loro tramite giunti… I gradi di libertà corrispondono al numero di coordinate indipendenti che definiscono la posizione del sistema. Formula di Gruebler: dof=6*n_corpi-nv

32 Giunti e gradi di libertà …si scambiano azioni tramite elementi elastici, viscosi… Alcuni vincoli legano tra loro solo le velocità (o le variazioni delle coordinate)

33 Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici Cinematica del C.R “Collegamenti” tra corpi Tipologia dei sistemi multibody Sistemi di coordinate, vincoli e gradi di libertà Classi di problemi Cenni sull’ integrazione tra FEM e multibody

34 Un sistema multicorpo può essere a catena aperta – PUMA (Programmable Universal Machine for Assembly, or Programmable Universal Manipulation Arm) … o a catena chiusa Tipologia di un sistema multicorpo

35 Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici Cinematica del C.R “Collegamenti” tra corpi Tipologia dei sistemi multibody Sistemi di coordinate, vincoli e gradi di libertà Classi di problemi Cenni sull’ integrazione tra FEM e multibody

36 Tipi di coordinate Per definire la posizione si puo’ usare un set di coordinate indipendenti o un set esteso di coordinate dipendenti legate da equazioni di vincolo Un programma “general purpose” utilizza il medesimo set: coordinate relative coordinate cartesiane coordinate naturali Un programma dedicato può utilizzare formulazioni miste

37 Modellistica dei Veicoli e dei Sistemi Meccatronici Coordinate relative 3 coordinate, 1 gdl, perciò 2 equazioni di vincolo

38 Modellistica dei Veicoli e dei Sistemi Meccatronici Coord. Cartesiane 9 coordinate, 1 gdl, perciò 8 equazioni di vincolo…

39 Coordinate relative in 3D Molto usata la notazione di Denavit e Hartenberg, con matrici omogenee 4x4

40 Coordinate cartesiane in 3D Nel caso 3D si usano le coordinate di un punto e l’orientamento. Per definire l’orientamento vengono usati gli angoli di Eulero, di Cardano (3 parametri indipendenti) o set di 4 coordinate dipendenti (parametri di Rodriguez-Hamilton, quaternioni, asse di rotazione finita)

41 Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici Cinematica del C.R “Collegamenti” tra corpi Tipologia dei sistemi multibody Sistemi di coordinate, vincoli e gradi di libertà Classi di problemi Cenni sull’ integrazione tra FEM e multibody

42 Classi di problemi Analisi cinematica Studio del movimento di un sistema multicorpo a prescindere dalle forze agenti: assemblaggio, posizione, velocità ed accelerazione Analisi dinamica Studio del movimento di un sistema multicorpo in relazione alle forze agenti Sintesi cinematica e dinamica Progetto di un sistema multicorpo che soddisfa “criteri” cinematici o dinamici

43 Modellazione

44 Vincoli-carichi

45 Assemblaggio

46 Cinematica Analisi di posizione e simulazione cinematica Consente di esaminare il posizionamento del meccanismo, individuare collisioni, determinare gli angoli di pressione etc.

47 Dinamica e Post-Processing

48 Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici Cinematica del C.R “Collegamenti” tra corpi Tipologia dei sistemi multibody Sistemi di coordinate, vincoli e gradi di libertà Classi di problemi Cenni sull’ integrazione tra FEM e multibody

49 FEM MBS Stress Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici Elementi flessibili

50 Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici Programma in sintesi. Sistemi di riferimento, cambi di base e richiami sulle operazioni vettoriali. Orientamento di un corpo nello spazio, coordinate angolari. Velocità e accelerazione di un corpo rigido. Catena cinematica: coordinate indipendenti e dipendenti, relative (joint), cartesiane (body), naturali. Vincoli ed equazioni di vincolo. Cinematica di sistema multicorpo Dinamica del corpo rigido e di sistemi di corpi rigidi: equazioni di Lagrange e di Newton Eulero. Integrazione delle equazioni di moto. Sistemi con corpi flessibili Cosimulazione per sistema “meccatronico”

51 Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici A venerdì…. Prof. Vittorio Lorenzi

52 Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici Ricerche in corso (dottorato di ricerca in Meccatronica) Banco prova HIL di sospensione motociclistica Modellazione di attuatori piezoelettrici

53 LM Ing. Meccanica

54 Modellistica e Simulazione dei Sistemi Meccanici


Scaricare ppt "Meccatronica e Modellistica? Mechatronics is centered on mechanics, electronics, computing, control engineering. …material engineering… which, combined,"

Presentazioni simili


Annunci Google