Υποχρεωτικό μάθημα Δυναμικής Μηχανολογικών Κατασκευών 6ου εξαμήνου

• Το μάθημα εισάγει συστηματικά και μεθοδικά τις βασικές έννοιες μηχανικής για την κατανόηση της φυσικής ταλαντώσεων και πιο γενικά της δυναμικής μηχανολογικών συστημάτων και κατασκευών. Οι ταλαντώσεις είναι βασικές κινήσεις πρακτικών πολύπλοκων μηχανολογικών συστημάτων (αεροσκάφη, πλοία, αυτοκίνητα, γέφυρες, τουρμπίνες αιολικής ενέργειας, ...).  Ιδιαίτερα δε εκδηλώνονται έντονα κατά την δυναμική αλληλεπίδραση (παράδειγμα συντονισμός) μεταξύ των μηχανημάτων πρόωσης-παραγωγής ενέργειας και της κύριας κατασκευής. Ταλαντώσεις συμβαίνουν και σε βιολογικά συστήματα (όργανα ανθρώπινου οργανισμού, πτήση πτηνών και εντόμων). Ακόμη ταλαντώσεις συμβαίνουν και στο περιβάλλον (θάλασσα, ατμόσφαιρα).Οι πιο στοιχειώδεις ταλαντώσεις είναι οι αρμονικές ενώ οι σχεδόν πιο πολύπλοκες είναι οι χαοτικές. Το μάθημα εστειάζει, μεταξύ άλλων, στον αναλυτικό υπολογισμό αρμονικών και συνθέτων ταλαντώσεων διακριτών και συνεχών μηχανολογικών συστημάτων και κατασκεύων που διεγείρονται από τυχαίες εξωτερικές  δυνάμεις-ιδιαίτερα κρουστικές και περιοδικές- με παραδείγματα στην Ναυπηγική και Αεροναυπηγική. Από πλεύρας εφαρμογών, το μάθημα εστείαζει στόν Αυτόματο Έλεγχο ταλαντώσεων (Feedback Control). Τέλος  γίνεται εισαγωγή στην υπολογιστική μέθοδο των Πεπερασμένων Στοιχείων (Finite Elements).
•  Σήματα ταλαντώσεων περιέχουν χρησιμότατες  πληροφορίες όσον αφορά την κατάσταση της  "υγείας" ενός μηχανολογικού συστήματος, ενός πτερυγίου, για παράδειγμα.  Είναι συνήθης πρακτική να γίνεται διαγνωστική βλαβών με επεξεργασία σημάτων ταλάντωσης που έχουν καταγραφεί από αισθητήρες. Οι αισθητήρες κίνησης καί δύναμης καθώs και άλλων μεταβλητών εμπλέκουν την δυναμική αλληλεπίδραση  μηχανολογικών και ηλεκτρομαγνητικών μεταβλητών (mechatronics). Εδώ έχουμε να κάνουμε με συζευγμένες ταλαντώσεις με πολυδίαστατη φυσική υπόσταση. 
• Ιωάννης Γεωργίου, PhD-Purdue University, West Lafayette, Indiana.

                                                                        

Διαλέξεις  εαρινού εξαμήνου, 2014-2015

• Δευτέρα, 10.45 - 12.30, Κτίριο Δ, Αιθ. 201
• Τρίτη,  12.45 - 14.30, Κτίριο Δ, Αιθ. 201

 

 

 ---------------------------------------------

          

Εισαγωγή: Βασικά φυσικά μεγέθη,  φυσικοί νόμοι κίνησης σωμάτων, κινηματική και κινητική.  Ευστάθεια και Αστάθεια: κίνηση πλησίον ευσταθούς  και ασταθούς   θέσης στατικής ισορροπίας , εισαγωγή στις  γραμμικές ταλαντώσεις.  Δυναμική του  αρμονικού ταλαντωτή:  ελεύθερες και εξαναγκασμένες κινήσεις.   Ανάλυση αρμονικών ταλαντώσεων με μετασχηματισμούς Fourier και Laplace.  Αυτόματος Έλεγχος Ταλαντώσεων.  Μοντελοποίηση Δυναμικών Συστημάτων: περιορισμοί, ουσιαστικοί βαθμοί ελευθερίας, αρχή δυνατών έργων, αναλυτικές μέθοδοι.  Διακτριτά  συστήματα αρμονικών ταλαντωτών:  ίδιο-συχνότητες και ίδιο-διανύσματα.  Συνεχή Συστήματα:  Εξισώσεις κίνησης και ανάλυση ταλαντώσεων ράβδων και δοκών. Υπολογιστική Δυναμική: βασικές αρχές μεθόδου πεπερασμένων στοιχείων, διακριτοποιήση ράβδου.

Παρατήρηση  δυναμικής και ταλαντώσεων πειραματικών διατάξεων σε εργαστήριο

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Σημειώσεις

Γεωργίου Ι., 2008, Δυναμική & Ευστάθεια Μηχανολογικών Συστημάτων & Κατασκευών

Μέρος Ι - Βασικές Αρχές Δυναμικής & Γραμμικές Ταλαντώσεις Κατασκεύων

Μέρος ΙΙ - Ταλαντώσεις Γραμμικών Διακριτών Συστημάτων

[1] Inman, J. D, 2008, Engineering Vibration, 3rd Edition, Pearson, Prentise Hall, New Jersey, New Jesey.

[2] Meriam, J. L. and Kraige L. G., 2003, Engineering Mechanics, Volume 2: DYNAMICS, Fifth Edition, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey.

[3] Ogata, K., 1978, System Dynamics, Prentice-Hall, Inc., Egglewood Cliffs, New Jersey.

Ιωάννης Γεωργίου, Καθηγητής

Τομέας Ναυτικής Μηχανολογίας

http://users.ntua.gr/georgiou

 

1. Ασκήσεις                10% 2. Τελική Εξέταση      80%