MODELING AND SIMULATION OF MECHANICAL SYSTEMS

Anno accademico 2026/2027 - Docente: ROSARIO SINATRA

Risultati di apprendimento attesi

Il corso si propone di formare gli allievi ingegneri alla modellazione cinematica e dinamica dei principali sistemi meccanici e delle macchine, lo studio delle vibrazioni di  sistemi ad uno o più gradi di libertà, lo studio dei sistemi meccanici robotici. 

Durante il corso verranno svolte delle esercitazioni numeriche al computer.

Descrittori di Dublino

Con riferimento all'obiettivo del Corso di Studio di formare allievi della classe dell'ingegneria industriale, il contributo dell'insegnamento si esplica attraverso l'acquisizione delle conoscenze e competenze di seguito sintetizzate.

Conoscenza e comprensione

Il superamento dell'esame dell'insegnamento implica che l'allievo abbia acquisito:

  •   conoscenza degli aspetti teorico/pratici e delle principali metodologie di studio, oggetto degli ambiti della meccanica applicata alle macchine;
  •   capacità di comprendere problemi anche di elevata complessità, inerenti la teoria e la realizzazione di sistemi meccanici e meccatronici.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione:

Il superamento dell'esame dell'insegnamento implica che l'allievo abbia acquisito la capacità di

  • leggere e interpretare disegni e schemi di impianti meccanici;
  • descrivere ed analizzare il comportamento statico e dinamico di impianti e componenti meccanici;
  • individuare le soluzioni impiantistiche meccaniche più idonee per specifiche applicazioni in contesti industriali;
  • valutare le condizioni ed i limiti di funzionamento e di utilizzo dei principali dispositivi e sistemi meccanici;
  • valutare i limiti di funzionamento ed utilizzo dei sistemi di automazione in uso negli impianti meccanici.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Lezioni frontali: 49 ore

Esercitazioni numeriche: 30 ore

Qualora l’insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto sopra dichiarato, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel presente syllabus.

Prerequisiti richiesti

Meccanica applicata alle macchine (culturale) (utile).

Frequenza lezioni

Fortemente raccomandata e con la frequenza almeno del 70%.

Contenuti del corso

Applied Mechanics

  • Mechanisms and Machines
  • Friction
  • Efficiency
  • Wear
  • Gears
  • Gear trains
  • Belts, chains and joints
  • Other mechanisms and fluid trasmission 

Mechanical vibrations

  • Free 1 DoF
  • Damped 1 DoF
  • Forced 1 DoF
  • Applications of forced 1 doF systems
  • Free 2 doF
  • Forced 2 doF
  • The modeling of single dof mechanical sistems

Basics of Robotic Mechanical Systems

Multibody Systems

The frontiers of mechanics:

  • Micromechanics
  • Mechatronics
  • Biomechanics

Introduction to Matlab for Mechanical Systems

Exercises

Testi di riferimento

[1] M. CALLEGARI, P. FANGHELLA e F. PELLICANO, Meccanica applicata alle macchine, III Ed., CittàStudi ed.

[2] BELFIORE N., DI BENEDETTO A. PENNESTRÌ E.- Fondamenti di Meccanica Applicata alle Macchine, II edizione, Casa Editrice Ambrosiana.

[3] JORGE ANGELES, Dynamic Response of Linear Mechanical Systems: Modeling, Analysis and Simulation, Springer.

[4] JORGE ANGELES, Fundamentals of Robotic Mechanical Systems- Springer.

[5] Course notes of the lessons.

Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Applied Mechanics[1], [2], [5]
2Vibrations of Linear Mechanical Systems[1], [3], [5]
3Fundamentals of Robotic Mechanical Systems[4]

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame è composto da:

- una prova scritta che consiste nello studio di un sistema meccanico con i metodi studiati durante il corso;

- una prova orale basata sulla conoscenza dei contenuti, la pertinenza delle risposte ai quesiti posti, la proprietà del linguaggio tecnico, la capacità di fare collegamenti tra i contenuti del programma.

La valutazione finale sarà determinata tenendo conto della valutazione delle due prove.

 La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. È possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata — Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del proprio Dipartimento (https://www.cinap.unict.it/content/referenti).

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

Il candidato descriva la dinamica di un semplice modello meccanico

Il candidato descriva un sistema di ammortizzatori massa-molla forzato e non forzato

Il candidato descriva le equazioni della cinematica di un semplice sistema meccanico (treno a quattro barre, manovella a cursore ecc.)

Il candidato descriva l'usura

Il candidato descriva l'attrito con un esempio

Il candidato descriva l'eq di E-L e N-E

Il candidato descriva i parametri di H-D

Il candidato descriva le basi di un sistema robotico

Il candidato descriva le basi di un sistema meccatronico