maggiormente al caso reale, in cui sia la forza normale sia la rigidezza del contatto dipendono dalla posizione relativa delle superfici di contatto.
Infine, il software richiede di essere implementato per eseguire i calcoli in parallelo su più core del processore: piccole modifiche del codice permetterebbero di eseguire contemporaneamente i calcoli indipendenti, garantendo una riduzione significativa del tempo necessario per le analisi.
In aggiunta, per diminuire ulteriormente i tempi di elaborazione, si potrebbe anche permette-re al programma di lavorapermette-re all’interno di un cluster di computer, utilizzando così le risorse computazionali di più macchine collegate in rete. Tuttavia questo approccio necessita della co-municazione tra il programma e il fornitore del servizio di rete, che richiede l’uso di linguaggi di programmazione differenti.
In conclusione, il programma sviluppato si è dimostrato efficace per affrontare l’analisi modale e la risposta forzata di un disco palettato. Le soluzioni ottenute con il suo impiego si sono dimostrate attendibili e conformi a quelle che possono essere ottenute impiegando software commerciali. Inoltre, applicando le modifiche sopra citate, i risultati delle analisi potrebbero migliorare ulteriormente e rispecchiare quelli riscontrabili in un caso reale.
Appendice A
Diagrammi di flusso
In questa appendice è presente una descrizione del funzionamento del programma attraverso l’utilizzo di diagrammi di flusso. La legenda utilizzata è in figura A.1.
In figura A.2 è riportato il diagramma di flusso del programma principale, in figura A.3 il diagramma di flusso relativo alla funzione che esegue l’analisi modale lineare (senza forze di contatto) di un modello agli elementi finiti, mentre in figura A.4 il diagramma di flusso del solutore non lineare, che calcola le forze di contatto e risolve il sistema:
−ω2[M ] + iω[C] + [K] {x} − {F } − {FN L} = 0
con il metodo del bilanciamento armonico.
Start/stop Blocco di input/output
Blocco decisionale Blocco procedurale
Figura A.1: Legenda del diagramma di flusso.
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Start
In: [M ], [C], [K] e forzante
In: parametri di contatto
Simmetria ciclica
Solutore lineare
Solutore non-lineare
Out: frequenze naturali fn, spostamenti {x}
In: numero di settori N
Solutore lineare
Solutore non-lineare, per ogni 0 < h < N2
Out: frequenze naturali fn, spostamenti {x}
Stop F
V
Figura A.2: Diagramma di flusso del programma.
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Start, solutore lineare
In: [M ], [C], [K], {F }, proprietà di contatto
Analisi modale, caso slip
Esistono nodi di contatto
Out: frequenze naturali fn, spostamenti {x}, caso slip
Analisi modale, caso stick
Out: frequenze naturali fn, spostamenti {x}, casi slip e stick
Stop, solutore lineare F
V
Figura A.3: Diagramma del solutore lineare.
Start, solutore non-lineare
In: solutore lineare, proprietà di contatto
Condizioni iniziali: {x0} = {x}
Modello di contatto: cal-colo delle forze non lineari
di contatto {FN L(x)}
Calcolo del residuo {res} = (−ω2[M ] + iω[C] +
[K]) {x} − {F } − {FN L}
{res} ≈ 0
Out: frequenze per le quali l’ampiezza è massima: (f )max({x}) aumenta f
{x} = {res}
Stop, solutore non-lineare V
F
Figura A.4: Diagramma del solutore non-lineare.
Elenco delle figure
1.1 Paletta con tettuccio (shrouded blade). . . 7
2.1 Sistema forzato massa-molla-smorzatore, 1 DOF . . . 10
2.2 Risposta del sistema con un grado di libertà. . . 12
2.3 Sistema forzato massa-molla-smorzatore, 2 DOF . . . 12
3.1 Sistema forzato massa-molla-smorzatore con contatto strisciante. . . 18
3.2 Andamento qualitativo dello spostamento e della velocità. . . 22
3.3 Andamento della forza di attrito in funzione dello spostamento x(t), caso com-pletamente stick. . . 22
3.4 Andamento della forza di attrito in funzione dello spostamento x(t), caso slip-stick. . . 24
3.5 Sistema con supporti in movimento. . . 29
3.6 Schema dell’accoppiamento ala-fusoliera. . . 30
3.7 Schema dell’accoppiamento paletta-slot. . . 31
4.1 Settore in simmetria ciclica di una paletta di turbina (tratto da [1]). . . 34
4.2 Accoppiamento di N paletta in simmetria ciclica (tratto da [1]). . . 34
4.3 Visualizzazione della combinazione tra {Φ} e { ˆΦ}. . . 38
4.4 Visualizzazione degli autovettori {Φ}, { ˆΦ}, {Φ0} e { ˆΦ0}. . . 38
4.5 Andamento della forzante su un disco palettato per il settore n e n + 1. . . 44
4.6 Diagramma di Campbell. . . 46
4.7 Diagramma di Campbell per eo = 1, 2, 3. . . 47
4.8 Diagramma di Campbell: frequenze di risonanza. . . 48 81
4.9 Diagramma di Campbell: frequenza di risonanza per eo = 37. . . 49
5.1 Sistema forzato massa-molla-smorzatore, N DOF . . . 52
5.2 Sistema forzato con N = 2 e N = 10 DOF . . . 54
5.3 Risposta forzata del sistema a un grado di libertà. . . 56
5.4 Diagrammi di ottimizzazione del sistema a un grado di libertà. . . 56
5.5 Elemento beam. . . 57
5.6 Risposta forzata di una trave semplicemente incastrata. . . 60
5.7 Risposta forzata della trave con contatto della trave semplicemente incastrata . 61 5.8 Diagrammi di ottimizzazione di una trave. . . 61
5.9 Paletta di turbina con tettuccio, particolare di una delle due zone di contatto . . 62
5.10 Risposta forzata della paletta di turbina isolata . . . 64
5.11 Analisi modale di una paletta di turbina in simmetria ciclica - full slip. . . 66
5.12 Diagramma di Campbell del disco palettato senza contatto. . . 66
5.13 Analisi modale di una paletta di turbina in simmetria ciclica - full stick. . . 67
5.14 Analisi non-lineare di un disco palettato con indice armonico h = 0. . . 70
5.15 Analisi non-lineare di un disco palettato con indice armonico h = 5. . . 70
5.16 Analisi non-lineare di un disco palettato con indice armonico h = 11. . . 71
5.17 Analisi non-lineare di un disco palettato con indice armonico h = 15. . . 71
5.18 Analisi non-lineare di un disco palettato con indice armonico h = 20. . . 72
A.1 Legenda del diagramma di flusso. . . 77
A.2 Diagramma di flusso del programma. . . 78
A.3 Diagramma del solutore lineare. . . 79
A.4 Diagramma del solutore non-lineare. . . 80
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[10] P. Van der Valk, “Model reduction & interface modeling in dynamic substructuring:
application to a multi-megawatt wind turbine,” 2010.
Ringraziamenti
Questa tesi è il lavoro conclusivo di un percorso che per me è stato lungo e tortuoso, costellato di difficoltà ma anche di soddisfazioni. Per me è stato un po’ come un viaggio nel quale sono stato messo alla prova, e proprio come un viaggio ho incontrato tanti viaggiatori che hanno condiviso con me questo percorso: ci sono state alcune persone che mi hanno accompagnato per un pezzo di strada, alcune che mi hanno dato indicazioni, alcune che sono rimaste indietro e altre che sono andate avanti. Tutti questi incontri mi hanno aiutato ad arrivare alla fine, e vorrei ringraziare quelle persone che per me sono state fondamentali.
Primi tra tutti mamma e papà, che mi avete sempre sostenuto e indirizzato, lasciando che potessi fare le cose a modo mio e con i miei tempi. A voi grazie, siete sempre stati fondamentali per me.
Carlo e Enrico, siete i miei fratelli e i miei migliori amici. Grazie per i vostri consigli e il vostro supporto, senza di esso non so come avrei potuto arrivare alla fine.
Un grazie al GDM, compagni di una vita. Grazie per essere stati la mia valvola di sfogo, per avermi confortato e per essere sempre stati lì quando serviva.
Andrea, Francesco, Anita e tutti i compagni di sala studio, quelli di un giorno e quelli di sessioni intere. Grazie, perché è grazie anche al vostro sostegno che mi è stato possibile aprire il libro ogni giorno.
Filippo, che a partire dal liceo sei stato spesso la luce nella nebbia. Grazie, perché senza di te non sarei riuscito a fare la metà della mia tesi.
Sergio, Edmondo e Luca, siete i miei compagni di corso e coloro che hanno condiviso le mie 85