924 resultados para calcolo frazionario indice di Hurst moto browniano frazionario
Resumo:
Nellambito dellanalisi computazionale delle strutture il metodo degli elementi finiti probabilmente uno dei metodi numerici pi efficaci ed impiegati. La semplicit dellidea di base del metodo e la relativa facilit con cui pu essere implementato in codici di calcolo hanno reso possibile lapplicazione di questa tecnica computazionale in diversi settori, non solo dellingegneria strutturale, ma in generale della matematica applicata. Ma, nonostante il livello raggiunto dalle tecnologie ad elementi finiti sia gi abbastanza elevato, per alcune applicazioni tipiche dellingegneria strutturale (problemi bidimensionali, analisi di lastre inflesse) le prestazioni fornite dagli elementi usualmente utilizzati, ovvero gli elementi di tipo compatibile, sono in effetti poco soddisfacenti. Vengono in aiuto perci gli elementi finiti basati su formulazioni miste che da un lato presentano una pi complessa formulazione, ma dallaltro consentono di prevenire alcuni problemi ricorrenti quali per esempio il fenomeno dello shear locking. Indipendentemente dai tipi di elementi finiti utilizzati, le quantit di interesse nellambito dellingegneria non sono gli spostamenti ma gli sforzi o pi in generale le quantit derivate dagli spostamenti. Mentre i primi sono molto accurati, i secondi risultano discontinui e di qualit scadente. A valle di un calcolo FEM, negli ultimi anni, hanno preso piede procedure di post-processing in grado, partendo dalla soluzione agli elementi finiti, di ricostruire lo sforzo allinterno di patch di elementi rendendo questultimo pi accurato. Tali procedure prendono il nome di Procedure di Ricostruzione (Recovery Based Approaches). Le procedure di ricostruzione qui utilizzate risultano essere la REP (Recovery by Equilibrium in Patches) e la RCP (Recovery by Compatibility in Patches). Lobbiettivo che ci si prefigge in questo lavoro quello di applicare le procedure di ricostruzione ad un esempio di piastra, discretizzato con vari tipi di elementi finiti, mettendone in luce i vantaggi in termini di migliore accurattezza e di maggiore convergenza.
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Il presente lavoro tratta lo studio dei fenomeni aeroelastici di interazione fra fluido e struttura, con il fine di provare a simularli mediante lausilio di un codice agli elementi finiti. Nel primo capitolo sono fornite alcune nozioni di fluidodinamica, in modo da rendere chiari i passaggi teorici fondamentali che portano alle equazioni di Navier-Stokes governanti il moto dei fluidi viscosi. Inoltre illustrato il fenomeno della formazione di vortici a valle dei corpi tozzi dovuto alla separazione dello strato limite laminare, con descrizione anche di alcuni risultati ottenuti dalle simulazioni numeriche. Nel secondo capitolo vengono presi in rassegna i principali fenomeni di interazione fra fluido e struttura, cercando di metterne in luce le fondamenta della trattazione analitica e le ipotesi sotto le quali tale trattazione valida. Chiaramente si tratta solo di una panoramica che non entra in merito degli sviluppi della ricerca pi recente ma fornisce le basi per affrontare i vari problemi di instabilit strutturale dovuti a un particolare fenomeno di interazione con il vento. Il terzo capitolo contiene una trattazione pi approfondita del fenomeno di instabilit per flutter. Tra tutti i fenomeni di instabilit aeroelastica delle strutture il flutter risulta il pi temibile, soprattutto per i ponti di grande luce. Per questo si ritenuto opportuno dedicargli un capitolo, in modo da illustrare i vari procedimenti con cui si riesce a determinare analiticamente la velocit critica di flutter di un impalcato da ponte, a partire dalle funzioni sperimentali denominate derivate di flutter. Al termine del capitolo illustrato il procedimento con cui si ricavano sperimentalmente le derivate di flutter di un impalcato da ponte. Nel quarto capitolo presentato lesempio di studio dellimpalcato del ponte Tsing Ma ad Hong Kong. Sono riportati i risultati analitici dei calcoli della velocit di flutter e di divergenza torsionale dellimpalcato e i risultati delle simulazioni numeriche effettuate per stimare i coefficienti aerodinamici statici e il comportamento dinamico della struttura soggetta allazione del vento. Considerazioni e commenti sui risultati ottenuti e sui metodi di modellazione numerica adottati completano lelaborato.
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CAPITOLO 1 INTRODUZIONE Il lavoro presentato relativo allutilizzo a fini metrici di immagini satellitari storiche a geometria panoramica; in particolare sono state elaborate immagini satellitari acquisite dalla piattaforma statunitense CORONA, progettata ed impiegata essenzialmente a scopi militari tra gli anni 60 e 70 del secolo scorso, e recentemente soggette ad una declassificazione che ne ha consentito laccesso anche a scopi ed utenti non militari. Il tema del recupero di immagini aeree e satellitari del passato di grande interesse per un ampio spettro di applicazioni sul territorio, dallanalisi dello sviluppo urbano o in ambito regionale fino ad indagini specifiche locali relative a siti di interesse archeologico, industriale, ambientale. Esiste infatti un grandissimo patrimonio informativo che potrebbe colmare le lacune della documentazione cartografica, di per s, per ovvi motivi tecnici ed economici, limitata a rappresentare levoluzione territoriale in modo asincrono e sporadico, e con forzature e limitazioni nel contenuto informativo legate agli scopi ed alle modalit di rappresentazione delle carte nel corso del tempo e per diversi tipi di applicazioni. Limmagine di tipo fotografico offre una rappresentazione completa, ancorch non soggettiva, dellesistente e pu complementare molto efficacemente il dato cartografico o farne le veci laddove questo non esista. La maggior parte del patrimonio di immagini storiche certamente legata a voli fotogrammetrici che, a partire dai primi decenni del 900, hanno interessato vaste aree dei paesi pi avanzati, o regioni di interesse a fini bellici. Accanto a queste, ed ovviamente su periodi pi vicini a noi, si collocano le immagini acquisite da piattaforma satellitare, tra le quali rivestono un grande interesse quelle realizzate a scopo di spionaggio militare, essendo ad alta risoluzione geometrica e di ottimo dettaglio. Purtroppo, questo ricco patrimonio ancora oggi in gran parte inaccessibile, anche se recentemente sono state avviate iniziative per permetterne laccesso a fini civili, in considerazione anche dellobsolescenza del dato e della disponibilit di altre e migliori fonti di informazione che il moderno telerilevamento ci propone. Limpiego di immagini storiche, siano esse aeree o satellitari, nella gran parte dei casi di carattere qualitativo, inteso ad investigare sulla presenza o assenza di oggetti o fenomeni, e di rado assume un carattere metrico ed oggettivo, che richiederebbe tra laltro la conoscenza di dati tecnici (per esempio il certificato di calibrazione nel caso delle camere aerofotogrammetriche) che sono andati perduti o sono inaccessibili. Va ricordato anche che i mezzi di presa dellepoca erano spesso soggetti a fenomeni di distorsione ottica o altro tipo di degrado delle immagini che ne rendevano difficile un uso metrico. Daltra parte, un utilizzo metrico di queste immagini consentirebbe di conferire allanalisi del territorio e delle modifiche in esso intercorse anche un significato oggettivo che sarebbe essenziale per diversi scopi: per esempio, per potere effettuare misure su oggetti non pi esistenti o per potere confrontare con precisione o co-registrare le immagini storiche con quelle attuali opportunamente georeferenziate. Il caso delle immagini Corona molto interessante, per una serie di specificit che esse presentano: in primo luogo esse associano ad una alta risoluzione (dimensione del pixel a terra fino a 1.80 metri) una ampia copertura a terra (i fotogrammi di alcune missioni coprono strisce lunghe fino a 250 chilometri). Queste due caratteristiche derivano dal principio adottato in fase di acquisizione delle immagini stesse, vale a dire la geometria panoramica scelta appunto perch lunica che consente di associare le due caratteristiche predette e quindi molto indicata ai fini spionaggio. Inoltre, data la numerosit e la frequenza delle missioni allinterno dellomonimo programma, le serie storiche di questi fotogrammi permettono una ricostruzione ricca e minuziosa degli assetti territoriali pregressi, data appunto la maggior quantit di informazioni e limparzialit associabili ai prodotti fotografici. Va precisato sin dallinizio come queste immagini, seppur rappresentino una risorsa storica notevole (sono datate fra il 1959 ed il 1972 e coprono regioni moto ampie e di grandissimo interesse per analisi territoriali), siano state molto raramente impiegate a scopi metrici. Ci probabilmente imputabile al fatto che il loro trattamento a fini metrici non affatto semplice per tutta una serie di motivi che saranno evidenziati nei capitoli successivi. La sperimentazione condotta nellambito della tesi ha avuto due obiettivi primari, uno generale ed uno pi particolare: da un lato il tentativo di valutare in senso lato le potenzialit dellenorme patrimonio rappresentato da tali immagini (reperibili ad un costo basso in confronto a prodotti simili) e dallaltro lopportunit di indagare la situazione territoriale locale per una zona della Turchia sud orientale (intorno al sito archeologico di Tilmen Hyk) sulla quale attivo un progetto condotto dallUniversit di Bologna (responsabile scientifico il Prof. Nicol Marchetti del Dipartimento di Archeologia), a cui il DISTART collabora attivamente dal 2005. Lattivit condotta in collaborazione con lUniversit di Istanbul ed il Museo Archeologico di Gaziantep. Questo lavoro si inserisce, inoltre, in unottica pi ampia di quelle esposta, dello studio cio a carattere regionale della zona in cui si trovano gli scavi archeologici di Tilmen Hyk; la disponibilit di immagini multitemporali su un ampio intervallo temporale, nonch di tipo multi sensore, con dati multispettrali, doterebbe questo studio di strumenti di conoscenza di altissimo interesse per la caratterizzazione dei cambiamenti intercorsi. Per quanto riguarda laspetto pi generale, mettere a punto una procedura per il trattamento metrico delle immagini CORONA pu rivelarsi utile allintera comunit che ruota attorno al mondo dei GIS e del telerilevamento; come prima ricordato tali immagini (che coprono una superficie di quasi due milioni di chilometri quadrati) rappresentano un patrimonio storico fotografico immenso che potrebbe (e dovrebbe) essere utilizzato sia a scopi archeologici, sia come supporto per lo studio, in ambiente GIS, delle dinamiche territoriali di sviluppo di quelle zone in cui sono scarse o addirittura assenti immagini satellitari dati cartografici pregressi. Il lavoro stato suddiviso in 6 capitoli, di cui il presente costituisce il primo. Il secondo capitolo stato dedicato alla descrizione sommaria del progetto spaziale CORONA (progetto statunitense condotto a scopo di fotoricognizione del territorio dellex Unione Sovietica e delle aree Mediorientali politicamente correlate ad essa); in questa fase vengono riportate notizie in merito alla nascita e allevoluzione di tale programma, vengono descritti piuttosto dettagliatamente gli aspetti concernenti le ottiche impiegate e le modalit di acquisizione delle immagini, vengono riportati tutti i riferimenti (storici e non) utili a chi volesse approfondire la conoscenza di questo straordinario programma spaziale. Nel terzo capitolo viene presentata una breve discussione in merito alle immagini panoramiche in generale, vale a dire le modalit di acquisizione, gli aspetti geometrici e prospettici alla base del principio panoramico, i pregi ed i difetti di questo tipo di immagini. Vengono inoltre presentati i diversi metodi rintracciabili in bibliografia per la correzione delle immagini panoramiche e quelli impiegati dai diversi autori (pochi per la verit) che hanno scelto di conferire un significato metrico (quindi quantitativo e non solo qualitativo come accaduto per lungo tempo) alle immagini CORONA. Il quarto capitolo rappresenta una breve descrizione del sito archeologico di Tilmen Hyuk; collocazione geografica, cronologia delle varie campagne di studio che lhanno riguardato, monumenti e suppellettili rinvenute nellarea e che hanno reso possibili una ricostruzione virtuale dellaspetto originario della citt ed una pi profonda comprensione della situazione delle capitali del Mediterraneo durante il periodo del Bronzo Medio. Il quinto capitolo dedicato allo scopo principe del lavoro affrontato, vale a dire la generazione dellortofotomosaico relativo alla zona di cui sopra. Dopo unintroduzione teorica in merito alla produzione di questo tipo di prodotto (procedure e trasformazioni utilizzabili, metodi di interpolazione dei pixel, qualit del DEM utilizzato), vengono presentati e commentati i risultati ottenuti, cercando di evidenziare le correlazioni fra gli stessi e le problematiche di diversa natura incontrate nella redazione di questo lavoro di tesi. Nel sesto ed ultimo capitolo sono contenute le conclusioni in merito al lavoro in questa sede presentato. Nellappendice A vengono riportate le tabelle dei punti di controllo utilizzati in fase di orientamento esterno dei fotogrammi.
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Il traffico veicolare la principale fonte antropogenica di NOx, idrocarburi (HC) e CO e, dato che la sostituzione dei motori a combustione interna con sistemi alternativi appare ancora lontana nel tempo, lo sviluppo di sistemi in grado di limitare al massimo le emissioni di questi mezzi di trasporto riveste unimportanza fondamentale. Sfortunatamente non esiste un rapporto ottimale aria/combustibile che permetta di avere basse emissioni, mentre la massima potenza ottenibile dal motore corrisponde alle condizioni di elevata formazione di CO e HC. Gli attuali sistemi di abbattimento permettono il controllo delle emissioni da sorgenti mobili tramite una centralina che collega il sistema di iniezione del motore e la concentrazione di ossigeno del sistema catalitico (posto nella marmitta) in modo da controllare il rapporto aria/combustibile (Fig. 1). Le marmitte catalitiche per motori a benzina utilizzano catalizzatori three way a base di Pt/Rh supportati su ossidi (allumina, zirconia e ceria), che, dovendo operare con un rapporto quasi stechiometrico combustibile/comburente, comportano una minore efficienza del motore e consumi maggiori del 20-30% rispetto alla combustione in eccesso di ossigeno. Inoltre, questa tecnologia non pu essere utilizzata nei motori diesel, che lavorano in eccesso di ossigeno ed utilizzano carburanti con un tenore di zolfo relativamente elevato. In questi ultimi anni cresciuto linteresse per il controllo delle emissioni di NOx da fonti veicolari, con particolare attenzione alla riduzione catalitica in presenza di un eccesso di ossigeno, cio in condizioni di combustione magra. Uno sviluppo recente rappresentato dai catalizzatori tipo Toyota che sono basati sul concetto di accumulo e riduzione (storage/reduction), nei quali lNO viene ossidato ed accumulato sul catalizzatore come nitrato in condizioni di eccesso di ossigeno. Modificando poi per brevi periodi di tempo le condizioni di alimentazione da ossidanti (aria/combustibile > 14,7 p/p) a riducenti (aria/combustibile < 14,7 p/p) il nitrato immagazzinato viene ridotto a N2 e H2O. Questi catalizzatori sono per molto sensibili alla presenza di zolfo e non possono essere utilizzati con i carburanti diesel attualmente in commercio. Obiettivo di questo lavoro di tesi stato quello di ottimizzare e migliorare la comprensione del meccanismo di reazione dei catalizzatori storage-reduction per labbattimento degli NOx nelle emissioni di autoveicoli in presenza di un eccesso di ossigeno. In particolare lo studio stato focalizzato dapprima sulle propriet del Pt, fase attiva nei processi di storage-reduction, in funzione del tipo di precursore e sulle propriet e composizione della fase di accumulo (Ba, Mg ed una loro miscela equimolare) e del supporto (-Al2O3 o Mg(Al)O). Lo studio stato inizialmente focalizzato sulle propriet dei precursori del Pt, fase attiva nei processi di storage-reduction, sulla composizione della fase di accumulo (Ba, Mg ed una loro miscela equimolare) e del supporto (-Al2O3 o Mg(Al)O). E stata effettuata una dettagliata caratterizzazione chimico-fisica dei materiali preparati tramite analisi a raggi X (XRD), area superficiale, porosimetria, analisi di dispersione metallica, analisi in riduzione e/o ossidazione in programmata di temperatura (TPR-O), che ha permesso una migliore comprensione delle propriet dei catalizzatori. Vista la complessit delle miscele gassose reali, sono state utilizzate, nelle prove catalitiche di laboratorio, alcune miscele pi semplici, che tuttavia potessero rappresentare in maniera significativa le condizioni reali di esercizio. Il comportamento dei catalizzatori stato studiato utilizzando differenti miscele sintetiche, con composizioni che permettessero di comprendere meglio il meccanismo. Lintervallo di temperatura in cui si operato compreso tra 200-450C. Al fine di migliorare i catalizzatori, per aumentarne la resistenza alla disattivazione da zolfo, sono state effettuate prove alimentando in continuo SO2 per verificare la resistenza alla disattivazione in funzione della composizione del catalizzatore. I principali risultati conseguiti possono essere cos riassunti: A. Caratteristiche Fisiche. Dallanalisi XRD si osserva che limpregnazione con Pt(NH3)2(NO2)2 o con la sospensione nanoparticellare in DEG, non modifica le propriet chimico-fisiche del supporto, con leccezione del campione con sospensione nanoparticellare impregnata su ossido misto per il quale si osservata sia la segregazione del Pt, sia la presenza di composti carboniosi sulla superficie. Viceversa limpregnazione con Ba porta ad una significativa diminuzione dellarea superficiale e della porosit. B. Caratteristiche Chimiche. Lanalisi di dispersione metallica, tramite il chemiassorbimento di H2, mostra per i catalizzatori impregnati con Pt nanoparticellare, una bassa dispersione metallica e di conseguenza elevate dimensioni delle particelle di Pt. I campioni impregnati con Pt(NH3)2(NO2)2 presentano una migliore dispersione. Infine dalle analisi TPR-O si osservato che: Maggiore la dispersione del metallo nobile maggiore la sua interazione con il supporto, Laumento della temperatura di riduzione del PtOx proporzionale alla quantit dei metalli alcalino terrosi, C. Precursore Metallo Nobile. Nelle prove di attivit catalitica, con cicli ossidanti e riducenti continui in presenza ed in assenza di CO2, i catalizzatori con Pt nanoparticellare mostrano una minore attivit catalitica, specie in presenza di un competitore come la CO2. Al contrario i catalizzatori ottenuti per impregnazione con la soluzione acquosa di Pt(NH3)2(NO2)2 presentano unottima attivit catalitica, stabile nel tempo, e sono meno influenzabili dalla presenza di CO2. D. Resistenza allavvelenamento da SO2. Il catalizzatore di riferimento, 17Ba1Pt/Al2O3, mostra un effetto di avvelenamento con formazione di solfati pi stabili che sul sistema Ba-Mg; difatti il campione non recupera i valori iniziali di attivit se non dopo molti cicli di rigenerazione e temperature superiori ai 300C. Per questi catalizzatori lavvelenamento da SO2 sembra essere di tipo reversibile, anche se a temperature e condizioni pi favorevoli per il 1.5Mg8.5Ba-1Pt/Al2O3. E. Capacit di Accumulo e Rigenerabilit. Tramite questo tipo di prova stato possibile ipotizzare e verificare il meccanismo della riduzione. I catalizzatori ottenuti per impregnazione con la soluzione acquosa di Pt(NH3)2(NO2)2 hanno mostrato unelevata capacit di accumulo. Questa maggiore per il campione bimetallico (Ba-Mg) a T < 300C, mentre per il riferimento maggiore per T > 300C. Per ambedue i catalizzatori evidente la formazione di ammoniaca, che potrebbe essere utilizzata come un indice che la riduzione dei nitrati accumulati arrivata al termine e che il tempo ottimale per la riduzione stato raggiunto o superato. Per evitare la formazione di NH3, sul catalizzatore di riferimento, stata variata la concentrazione del riducente e la temperatura in modo da permettere alle specie adsorbite sulla superficie e nel bulk di poter raggiungere il Pt prima che lambiente diventi troppo riducente e quindi meno selettivo. La presenza di CO2 riduce fortemente la formazione di NH3; probabilmente perch la CO2, occupando i siti degli elementi alcalino-terrosi lontani dal Pt, impedisce ai nitriti/nitrati o allH2 attivato di percorrere elevate distanze prima di reagire, aumentando cos le possibilit di una riduzione pi breve e pi selettiva. F. Tempo di Riduzione. Si migliorata la comprensione del ruolo svolto dalla concentrazione dellagente riducente e delleffetto della durata della fase riducente. Una durata troppo breve porta, nel lungo periodo, alla saturazione dei siti attivi, un eccesso alla formazione di NH3 Attraverso queste ultime prove stato possibile formulare un meccanismo di reazione, in particolare della fase riducente. G. Meccanismo di Riduzione. La mobilit dei reagenti, nitriti/nitrati o H2 attivato un elemento fondamentale nel meccanismo della riduzione. La vicinanza tra i siti di accumulo e quelli redox determinante per il tipo di prodotti che si possono ottenere. La diminuzione della concentrazione del riducente o laumento della temperatura concede maggiore tempo o energia alle specie adsorbite sulla superficie o nel bulk per migrare e reagire prima che lambiente diventi troppo riducente e quindi meno selettivo.
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La presente tesi analizza il comportamento differito in una prova di flessione su quattro punti su una trave prefabbricata con getto di soletta integrativa in opera. Sono riportati i risultati della prova di carico e di rottura sulla trave. Le prove sono state eseguite presso il Laboratorio di Prove Strutture (DISTART) dell'Universit di Bologna. La trave composta di due tipi di calcestreuzzo, realizzati in tempi diversi e con propriet meccaniche diverse. L'obiettivo della campagna sperimentale studiare l'effetto delle fasi di costruzione sull'evoluzione delle tensioni e delle deformazioni nel tempo e sulla resistenza ultima della trave. Il comportamento sperimentale stato confrontato con i risultati numerici ottenuti con un modello a fibre in grado di cogliere anche i fenomeni legati al creep.
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L' argomento di questa tesi tratta l'analisi di una copertura reticolare a forma libera di grande luce. Partendo da una modellazione FEM della reticolare risolta al calcolatore si cercato un metodo di analisi semplificato alternativo per l'individuazione approssimata delle sollecitazioni che nascono in seguito ai carichi. Ripercorrendo i passi sviluppati dal metodo americano per il calcolo dei solai a fungo, si individuano le sezioni portanti principali della forma strutturale, deducendo l'andamento del momento flettente dagli sforzi in corrispondenza dei correnti tesi e compressi. Sulle stesse sezioni sono stati costruiti dei modelli mono e bidimensionali semplificati che cercano di rappresentare, con diversa scala di precisione, l'andamento della sollecitazione flettente realmente presente nella struttura. Dall'analisi del momento flettente risultante dai modelli monodimensionali si individuano le modifiche effettuabili sulla geometria strutturale con lo scopo di migliorarne la risposta globale ed i parametri di progetto utili per il dimensionamento. Al termine si sono confrontati i risultati ottenuti dalle due strutture analizzate, ovvero con o senza le modifiche alla geometria, riportando alcuni parametri caratteristici del comportamento strutturale e traendo cos conclusioni sulla soluzione migliore.
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Il lavoro svolto, in collaborazione con Ducati Motor Holding, si propone lanalisi, mediante lapplicazione di un software FEM (HyperWorks 9.0), della struttura rappresentata dai condotti di un girotubi di scarico motociclistico. Il primo obiettivo consiste nellottenimento di un modello agli elementi finiti della struttura. In questo senso si anche compiuta unindagine sperimentale per la caratterizzazione di un componente chiave del sistema (un supporto antivibrante in gomma). Le simulazioni di calcolo strutturale vogliono coinvolgere gli effetti che i carichi termici hanno nellalterare le propriet meccaniche dei materiali e nellindurre sollecitazioni derivate dalle dilatazioni termiche. Si svolgono inoltre analisi di tipo dinamico per determinare i modi di vibrare della struttura e come le frequenze naturali vengano influenzate dagli effetti termici. Sulla base di ulteriori simulazioni sulla risposta in frequenza del sistema e di un riscontro sperimentale (prova accelerometrica), si inoltre tentata una prima validazione del modello dal punto di vista dinamico. La finalit del lavoro risiede dunque nella determinazione delle criticit strutturali che il girotubi pu manifestare durante il funzionamento, ma anche nellesplorazione e applicazione delle potenzialit del software applicato, per lanalisi degli aspetti sopra esposti.
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La ricerca oggetto di questa tesi, come si evince dal titolo stesso, volta alla riduzione dei consumi per vetture a forte carattere sportivo ed elevate prestazioni specifiche. In particolare, tutte le attivit descritte fanno riferimento ad un ben definito modello di vettura, ovvero la Maserati Quattroporte. Lo scenario allinterno del quale questo lavoro si inquadra, quello di una forte spinta alla riduzione dei cosiddetti gas serra, ossia dellanidride carbonica, in linea con quelle che sono le disposizioni dettate dal protocollo di Kyoto. La necessit di ridurre limmissione in atmosfera di CO2 sta condizionando tutti i settori della societ: dal riscaldamento degli edifici privati a quello degli stabilimenti industriali, dalla generazione di energia ai processi produttivi in senso lato. Nellambito di questo panorama, chiaramente, sono chiamati ad uno sforzo considerevole i costruttori di automobili, alle quali imputata una percentuale considerevole dellanidride carbonica prodotta ogni giorno e riversata nellatmosfera. Al delicato problema inquinamento ne va aggiunto uno forse ancor pi contingente e diretto, legato a ragioni di carattere economico. I combustibili fossili, come tutti sanno, sono una fonte di energia non rinnovabile, la cui disponibilit legata a giacimenti situati in opportune zone del pianeta e non inesauribili. Per di pi, la situazione socio politica che il medio oriente sta affrontando, unita alla crescente domanda da parte di quei paesi in cui il processo di industrializzazione partito da poco a ritmi vertiginosi, hanno letteralmente fatto lievitare il prezzo del petrolio. A causa di ci, avere una vettura efficiente in senso lato e, quindi, a ridotti consumi, a tutti gli effetti un contenuto di prodotto apprezzato dal punto di vista del marketing, anche per i segmenti vettura pi alti. Nellambito di questa ricerca il problema dei consumi stato affrontato come una conseguenza del comportamento globale della vettura in termini di efficienza, valutando il miglior compromesso fra le diverse aree funzionali costituenti il veicolo. Una parte consistente del lavoro stata dedicata alla messa a punto di un modello di calcolo, attraverso il quale eseguire una serie di analisi di sensibilit sullinfluenza dei diversi parametri vettura sul consumo complessivo di carburante. Sulla base di tali indicazioni, stata proposta una modifica dei rapporti del cambio elettro-attuato con lo scopo di ottimizzare il compromesso tra consumi e prestazioni, senza inficiare considerevolmente queste ultime. La soluzione proposta stata effettivamente realizzata e provata su vettura, dando la possibilit di verificare i risultati ed operare unapprofondita attivit di correlazione del modello di calcolo per i consumi. Il beneficio ottenuto in termini di autonomia stato decisamente significativo con riferimento sia ai cicli di omologazione europei, che a quelli statunitensi. Sono state inoltre analizzate le ripercussioni dal punto di vista delle prestazioni ed anche in questo caso i numerosi dati rilevati hanno permesso di migliorare il livello di correlazione del modello di simulazione per le prestazioni. La vettura con la nuova rapportatura proposta stata poi confrontata con un prototipo di Maserati Quattroporte avente cambio automatico e convertitore di coppia. Questa ulteriore attivit ha permesso di valutare il differente comportamento tra le due soluzioni, sia in termini di consumo istantaneo, che di consumo complessivo rilevato durante le principali missioni su banco a rulli previste dalle normative. Lultima sezione del lavoro stata dedicata alla valutazione dellefficienza energetica del sistema vettura, intesa come resistenza allavanzamento incontrata durante il moto ad una determinata velocit. Sono state indagate sperimentalmente le curve di coast down della Quattroporte e di alcune concorrenti e sono stati proposti degli interventi volti alla riduzione del coefficiente di penetrazione aerodinamica, pur con il vincolo di non alterare lo stile vettura.
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Il lavoro svolto, in collaborazione con Ducati Motor Holding, si propone lanalisi, mediante lapplicazione di un software FEM (HyperWorks 9.0), delle strutture rappresentate dallassieme paracoppa-parasassi e dal silenziatore. Il primo obiettivo consiste nellottenimento di un modello agli elementi finiti della struttura. Le simulazioni di calcolo consistono in analisi di tipo dinamico per determinare i modi di vibrare delle strutture. Sulla base di ulteriori simulazioni sulla risposta al transitorio del sistema si studiato il loro comportamento nelle condizioni di funzionamento. La finalit del lavoro risiede dunque nella determinazione delle criticit strutturali che i componenti hanno manifestato durante prove sperimentali verificandole attraverso calcolo numerico e applicazione delle potenzialit del software applicato, per lanalisi degli aspetti sopra esposti.
Resumo:
Questo lavoro di tesi si propone di verificare la validit della nuova specifica tecnica UNI/TS 11300-Parte 3, riguardante i consumi energetici degli edifici nella stagione estiva. Pertanto tale specifica tecnica, ancora in fase dinchiesta pubblica, stata applicata ad un caso reale, quale un complesso di edifici ad uso terziario, con il duplice obiettivo di analizzarne lo specifico metodo di calcolo e di comprovarne lefficacia. Nel corso dello studio, prendendo in esame nella parte introduttiva argomenti quali i consumi in edilizia, gli aspetti normativi e le modalit di produzione del freddo, si giunti infine a calcolare il fabbisogno di energia primaria per il raffrescamento del complesso di riferimento, e nella parte conclusiva sono state fornite indicazioni su eventuali modifiche da apportare alla normativa per ridurre i consumi.
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La presente tesi tratta delle analisi di sicurezza delle intersezioni sia esistenti, sia di nuova progettazione. Nel primo capitolo vengono definite le intersezioni secondo il D.M. 19-04-06 Norme funzionali e geometriche per la costruzione delle intersezioni stradali. Sono descritte le manovre possibili, le problematiche ed i punti di conflitto che si vengono a creare durante lattraversamento, definendo le varie tipologie. Successivamente si affronta una classificazione tipologica delle intersezioni rappresentando per mezzo di una matrice simbolica tutti i possibili nodi. Questi vengono suddivisi in base alla possibilit di connessione. Ampio spazio dato alla descrizione dellintersezione a raso dove vengono esaminate le caratteristiche geometriche tra cui le configurazioni delle corsie e le tipologie di isole divisionali. Vengono esaminate le particolarit dellintersezione semaforizzata definendo il ciclo semaforico e gli elementi che lo compongono, la fasatura, il livello di servizio (LOS), il ritardo, definendo gli elementi che lo compongono per mezzo di formule empiriche. Nella seconda parte del capitolo viene descritta lintersezione a rotatoria in base al D.M. 19-04-06. Inizialmente si introduce largomento con nozioni storiche a carattere informativo, quindi si da una classificazione generale degli elementi che la caratterizzano. Viene descritta lisola divisionale spiegandone la tipologia costruttiva e rappresentando i parametri di classificazione geometrica. A titolo di esempio sono state inserite varie rappresentazioni di rotatorie suddivise per tipologie costruttive. Nellultima parte viene affrontato lelemento rotatoria definendo la distanza di visibilit e i criteri per il calcolo della capacit. Il secondo capitolo parla delle analisi di sicurezza delle intersezioni. Inizialmente viene descritta la circolare 3699 Linee guida per le analisi di sicurezza delle strade definendo il concetto di analisi di sicurezza ed esaminando le differenze tra le due tipologie di analisi: Road safety review e Road safety audit. In seguito si descrivono gli obbiettivi dellanalisi di sicurezza, vantaggi e svantaggi e la valutazione dellapproccio concettuale. Viene descritta pi approfonditamente la tipologia del Road safety review evidenziando lutilit, gli elementi che la caratterizzano, le figure professionali che prendono parte a queste analisi con le azioni che devono seguire. Dopo si analizzano i criteri per affrontare gli studi sulla sicurezza e le fasi per le procedure di analisi. Si procede con la descrizione di una tipologia di ispezione, analizzando le problematiche e la stesura del rapporto di analisi con la descrizione dei tempi di attuazione. Nella parte centrale del capitolo viene descritta la direttiva del parlamento europeo e del consiglio sulla gestione della sicurezza delle infrastrutture stradali con i relativi obbiettivi che si prefigge. Vengono riportati i 13 articoli che si compone con i relativi 4 allegati inerenti a: - Valutazione di impatto sulla sicurezza; - Audit della sicurezza stradale; - Gestione dei tratti stradali ad alto rischio, gestione della sicurezza della rete e ispezione di sicurezza; - Dati che devono figurare nelle relazioni di incidenti. Lultimo argomento preso in esame riguarda le norme per gli interventi di adeguamento delle strade esistenti. Vengono descritte le categorie di intervento e gli obbiettivi da raggiungere distinguendoli in obbiettivi prestazionali, di funzionalit operativa e sicurezza della circolazione. Vengono affrontate le caratteristiche e le differenze tra interventi strutturali e non strutturali con i relativi obbiettivi valutando gli effetti che si ottengono dalladeguamento delle strade. Successivamente vengono descritte le campagne di monitoraggio con le relative procedure e tempistiche. Infine si valutano le responsabilit degli interventi. Nel capitolo 3 viene descritta lanalisi dello stato di fatto. Si proceduto con la classificazione della infrastruttura descrivendo i tratti di strada interessati dallintervento ed utilizzando delle foto per individuare alcune problematiche emerse nellintersezione. Utilizzando lelaborato azzonamento del territorio comunale di Carpi stata descritta la zona oggetto di studio. Poi con la macroclassificazione del territorio con scala 1:10000 viene mostrato graficamente il territorio urbanizzato, in corso di urbanizzazione e a destinazione urbana. Lultimo elaborato preso in esame riguarda la classificazione acustica del territorio. Infine si proceduto con lanalisi del traffico e di incidentalit. Utilizzando i dati rilevati dalla polizia municipale del comune di Carpi sono stati costruiti i grafici e studiati gli andamenti nel periodo di tempo di riferimento dal 2000 al 2008. Utilizzando poi i dati dei flussi di traffico si sono analizzati le tipologie e i volumi di traffico nellintersezione. Nellultimo capitolo viene studiato il Road safety review dellintersezione. Si procede con una descrizione generale dellintersezione, e si prosegue poi con lindividuazione delle problematiche lungo il tracciato. Inizialmente sono state scattate numerose foto nella zona interessata poi sono state divise per tipologia di problema. Per ogni problema si cercato una soluzione descrivendo e motivando la scelta. Nelle conclusioni si sono descritti i risultati ottenuti nellanalisi di sicurezza elencando le principali raccomandazioni emerse dallanalisi.
Resumo:
Nel periodo storico compreso tra la seconda met dellOttocento ed il primo ventennio del Novecento, unondata di innovazioni tecnologiche e scientifiche, unitamente allespansione dellindustria siderurgica e la conseguente diffusione del ferro come materiale da costruzione, portarono alla realizzazione di strutture metalliche grandiose. Ci fu reso possibile grazie ad una fervida attivit di ricerca che permise la risoluzione di problematiche tecniche di assoluto rilievo, come la progettazione di grandi coperture o di ponti destinati al traffico ferroviario in grado di coprire luci sempre maggiori. In questo contesto si svilupp il sistema della chiodatura come metodo di unione per il collegamento rigido e permanente dei vari elementi che compongono la struttura portante metallica. Ad oggi il sistema della chiodatura stato quasi completamente sostituito dalla bullonatura di acciaio ad alta resistenza e dalla saldatura, che garantendo gli stessi standard di affidabilit e sicurezza, offrono vantaggi in termini economici e di rapidit esecutiva. Tuttavia lo studio delle unioni chiodate continua a rivestire notevole importanza in tutti quei casi in cui il progettista debba occuparsi di restauro, manutenzione o adeguamento di strutture esistenti che in molti casi continuano ad assolvere le funzioni per le quali erano state progettate. La valutazione delle strutture esistenti, in particolare i ponti, ha assunto unimportanza sempre crescente. Lincremento della mobilit e del traffico sulle infrastrutture di trasporto ha portato ad un incremento contemporaneo di carichi e velocit sui ponti. In particolare nelle ferrovie, i ponti rappresentano una parte strategica della rete ferroviaria e in molti casi, essi hanno gi raggiunto i loro limiti di capacit di traffico, tanto vero che let media del sessanta percento dei ponti metallici ferroviari di un centinaio di anni. Pertanto i carichi di servizio, i cicli di sforzo accumulati a causa dei carichi da traffico e il conseguente invecchiamento delle strutture esistenti, inducono la necessit della valutazione della loro rimanente vita a fatica. In questo contesto, la valutazione delle condizioni del ponte e le conseguenti operazioni di manutenzione o sostituzione diventano indispensabili. Negli ultimi decenni sono state effettuate numerose iniziative di ricerca riguardo il comportamento a fatica dei ponti ferroviari chiodati, poich le passate esperienze hanno mostrato che tali connessioni sono suscettibili di rotture per fatica. Da uno studio dellASCE Committee on Fatigue and Fracture Reliability emerso che lottanta, novanta percento delle crisi nelle strutture metalliche da relazionarsi ai fenomeni di fatica e frattura. Il danno per fatica riportato dai ponti chiodati stato osservato principalmente sulle unioni tra elementi principali ed causato dagli sforzi secondari, che si possono sviluppare in diverse parti delle connessioni. In realt riguardo la valutazione della fatica sui ponti metallici chiodati, si scoperto che giocano un ruolo importante molti fattori, anzitutto i ponti ferroviari sono soggetti a grandi variazioni delle tensioni indotte da carichi permanenti e accidentali, cos come imperfezioni geometriche e inclinazioni o deviazioni di elementi strutturali comportano sforzi secondari che solitamente non vengono considerati nella valutazione del fenomeno della fatica. Vibrazioni, forze orizzontali trasversali, vincoli interni, difetti localizzati o diffusi come danni per la corrosione, rappresentano cause che concorrono al danneggiamento per fatica della struttura. Per questo motivo si studiano dei modelli agli elementi finiti (FE) che riguardino i particolari delle connessioni e che devono poi essere inseriti allinterno di un modello globale del ponte. Lidentificazione degli elementi critici a fatica viene infatti solitamente svolta empiricamente, quindi necessario che i modelli numerici di cui si dispone per analizzare la struttura nei particolari delle connessioni, cos come nella sua totalit, siano il pi corrispondenti possibile alla situazione reale. Ci che ci si propone di sviluppare in questa tesi un procedimento che consenta di affinare i modelli numerici in modo da ottenere un comportamento dinamico analogo a quello del sistema fisico reale. Si presa in esame la seguente struttura, un ponte metallico ferroviario a binario unico sulla linea Bologna Padova, che attraversa il fiume Po tra le localit di Pontelagoscuro ed Occhiobello in provincia di Ferrara. Questo ponte fu realizzato intorno agli anni che vanno dal 1945 al 1949 e tra il 2002 e il 2006 ha subito interventi di innalzamento, ampliamento ed adeguamento nel contesto delle operazioni di potenziamento della linea ferroviaria, che hanno portato tra laltro allaffiancamento di un nuovo ponte, anchesso a singolo binario, per i convogli diretti nella direzione opposta. Le travate metalliche del ponte ferroviario sono costituite da travi principali a traliccio a gabbia chiusa, con uno schema statico di travi semplicemente appoggiate; tutte le aste delle travi reticolari sono formate da profilati metallici in composizione chiodata. In particolare si rivolta lattenzione verso una delle travate centrali, della quale si intende affrontare unanalisi numerica con caratterizzazione dinamica del modello agli Elementi Finiti (FEM), in modo da conoscerne lo specifico comportamento strutturale. Ad oggi infatti lanalisi strutturale si basa prevalentemente sulla previsione del comportamento delle strutture tramite modelli matematici basati su procedimenti risolutivi generali, primo fra tutti il Metodo agli Elementi Finiti. Tuttavia i risultati derivanti dal modello numerico possono discostarsi dal reale comportamento della struttura, proprio a causa delle ipotesi poste alla base della modellazione. Difficilmente infatti si ha la possibilit di riscontrare se le ipotesi assunte nel calcolo della struttura corrispondano effettivamente alla situazione reale, tanto pi se come nella struttura in esame si tratta di una costruzione datata e della quale si hanno poche informazioni circa i dettagli relativi alla costruzione, considerando inoltre che, come gi anticipato, sforzi secondari e altri fattori vengono trascurati nella valutazione del fenomeno della fatica. Nel seguito si prenderanno in esame le ipotesi su masse strutturali, rigidezze dei vincoli e momento dinerzia delle aste di parete, grandezze che caratterizzano in particolare il comportamento dinamico della struttura; per questo sarebbe ancora pi difficilmente verificabile se tali ipotesi corrispondano effettivamente alla costruzione reale. Da queste problematiche nasce lesigenza di affinare il modello numerico agli Elementi Finiti, identificando a posteriori quei parametri meccanici ritenuti significativi per il comportamento dinamico della struttura in esame. In specifico si andr a porre il problema di identificazione come un problema di ottimizzazione, dove i valori dei parametri meccanici vengono valutati in modo che le caratteristiche dinamiche del modello, siano il pi simili possibile ai risultati ottenuti da elaborazioni sperimentali sulla struttura reale. La funzione costo definita come la distanza tra frequenze proprie e deformate modali ottenute dalla struttura reale e dal modello matematico; questa funzione pu presentare pi minimi locali, ma la soluzione esatta del problema rappresentata solo dal minimo globale. Quindi il successo del processo di ottimizzazione dipende proprio dalla definizione della funzione costo e dalla capacit dellalgoritmo di trovare il minimo globale. Per questo motivo stato preso in considerazione per la risoluzione del problema, lalgoritmo di tipo evolutivo DE (Differential Evolution Algorithm), perch gli algoritmi genetici ed evolutivi vengono segnalati per robustezza ed efficienza, tra i metodi di ricerca globale caratterizzati dallobiettivo di evitare la convergenza in minimi locali della funzione costo. Obiettivo della tesi infatti lutilizzo dellalgoritmo DE modificato con approssimazione quadratica (DE-Q), per affinare il modello numerico e quindi ottenere lidentificazione dei parametri meccanici che influenzano il comportamento dinamico di una struttura reale, il ponte ferroviario metallico a Pontelagoscuro.
