On the effects of mistuning a force-excited system containing a quasi-zero-stiffness vibration isolator

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

On the shock performance of a nonlinear vibration isolator with high-static-low-dynamic-stiffness

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Social housing e sostenibilita. Progetto di un intervento di 24 alloggi ad energia quasi zero a Rovigo

L’oggetto di questa tesi di laurea è un intervento di recupero e riprogettazione di un edificio non completato, destinato a 24 alloggi di edilizia residenziale pubblica, situato a Rovigo. Questo è stato oggetto di una lunga ed articolata vicenda caratterizzata da continue interruzioni del cantiere, principalmente causate da una cattiva esecuzione dei lavori da parte dell’impresa costruttrice. Allo stato attuale è presente la sola struttura metallica assemblata sulle fondazioni in calcestruzzo armato; tutto il fabbricato risulta abbandonato e congelato da diversi anni dopo i primi collaudi che hanno stabilito la non idoneità del telaio in acciaio. L’obiettivo del progetto è dunque quello di recuperare le fondazioni esistenti e di riprogettare l’edificio in una chiave più attuale e sostenibile. E’ stato effettuato un sopralluogo per comprendere più da vicino le problematiche relative all’area di progetto, oltre ad un’attenta analisi delle documentazioni riguardanti il progetto originario in modo da correggere eventuali punti deboli. Le strategie non hanno tenuto conto dunque solamente di un’ottima efficienza energetica o di un’offerta di alloggi adeguata alla domanda della situazione abitativa attuale, ma anche di tutte le problematiche che sono derivate dalla cattiva gestione del progetto originario. Le scelte progettuali, infatti, sono state il risultato anche delle necessità di limitare tempi e costi di un intervento per il quale sono state sprecate fin troppe risorse, soprattutto economiche. La fase progettuale è stata affiancata dalla realizzazione di simulazioni effettuate tramite software di calcolo (Termolog EpiX 6 e DIALux evo) che hanno permesso di ottenere ottimi risultati per quanto riguarda prestazione energetica e comfort luminoso indoor.

A note on non-linear phenomena in a non-ideal oscillator, with a snap-through truss absorber, including parameter uncertainties

This work considers the vibrating system that consists of a snap-through truss absorber coupled to an oscillator under excitation of an electric motor with an eccentricity and limited power, characterizing a non-ideal oscillator. It is aimed to use the non-linearity and quasi-zero stiffness of absorber (snap-through truss absorber) to obtain a significantly attenuation the jump phenomenon. There is also an interest to exhibit the reduction of Sommerfeld effect, to confirm the saturation phenomenon occurrence and show the power transfer in a non-linear structure, evidencing the pumping energy. As shown by simulations in this work, this absorber allows the energy pumping before and during the jump phenomenon, decreasing the higher amplitudes of considered system. Additionally, the occurrence of saturation phenomenon due use of snap-through truss absorber is verified. The analysis of parameter uncertainties was introduced. Sensitivity of system with parametric errors demonstrated a trustable system. © IMechE 2012.

Photo-induced transformations in chalcogenide nanocomposite layers

Investigations of photo-induced structural transformations (PST) and related changes of optical parameters in amorphous chalcogenide layers were further developed towards the establishment of their dependence on the compositional modulation of the material at nanoscale-dimensions (similar to3-10 nm) and possible improvement of optical recording parameters as well. Besides the known amorphous-amorphous PST, photo-stimulated interdiffusion and crystallization in multilayer structures were found as a useful method for amplitude-phase optical relief formation. The last two types of PST were influenced by size restrictions and efficiently operated by the composition and by the modulation period of the layered nanocomposite. Experimental evidences were obtained in Se-, AsSe-, Se0.4Te0.6-containing layered or quasi zero-dimensional structures based on As2S3 or SiOx and MgF2 matrix. Comparison was made with As2S3- and GeS2-based multicomponent layers, containing Se, Te and Ga. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Edificio-Impianto: ruolo dell'involucro e dell'impiantistica. Miglioramento delle prestazioni energetiche degli edifici attraverso progetti innovativi che anticipano l'applicazione della Direttiva CE 2010/31

La tematica del presente scritto è l’analisi teorico-sperimentale del sistema edificio-impianto, che è funzione delle soluzioni progettuali adottate, dei componenti scelti e del tipo di conduzione prevista. La Direttiva 2010/31/CE sulle prestazioni energetiche degli edifici, entrata in vigore l’8 luglio 2010, pubblicata sulla Gazzetta Europea del 18 giugno 2010, sostituirà, dal 1º febbraio 2012, la direttiva 2002/91/CE. La direttiva prevede che vengano redatti piani nazionali destinati ad aumentare il numero di “edifici a energia quasi zero” e che entro il 31 dicembre 2020 tutti gli edifici di nuova costruzione dovranno essere “edifici a energia quasi zero”, per gli edifici pubblici questa scadenza è anticipata al 31 dicembre 2018. In questa prospettiva sono stati progettati due “edifici a energia quasi zero”, una villa monofamiliare e un complesso scolastico (scuola dell’infanzia, elementare, media inferiore) attualmente in via di realizzazione, con l’obiettivo principale di fornire un caso studio unico per ogni tipologia in quanto anche modulare e replicabile nella realtà del nostro territorio, che anticipano gli obiettivi fissati dalla Direttiva 2010/31/CE. I risultati ottenibili dai suddetti progetti, esposti nella tesi, sono il frutto di un attenta e proficua progettazione integrata, connubio tra progettazione architettonica ed energetico/impiantistica. La stessa progettazione ha esaminato le tecnologie, i materiali e le soluzioni tecniche “mirate” ai fini del comfort ambientale e di un’elevata prestazione energetica dell’edificio. Inoltre è stato dedicato ampio rilievo alla diagnosi energetica degli edifici esistenti attraverso 4 casi studio, i principali svolti durante i tre anni di dottorato di ricerca, esemplari del patrimonio edilizio italiano. Per ogni caso studio è stata condotta una diagnosi energetica dell’edificio, valutati i risultati e definita la classe energetica, ed in seguito sono stati presi in considerazione i possibili interventi migliorativi sia da un punto di vista qualitativo sia economico tenendo conto degli incentivi statali per l’incremento dell’efficienza energetica.

Teoria e pratica dell'architettura solare - Morfologia, rendimento, strategia progettuale

La recente Direttiva 31/2010 dell’Unione Europea impone agli stati membri di riorganizzare il quadro legislativo nazionale in materia di prestazione energetica degli edifici, affinchè tutte le nuove costruzioni presentino dal 1° gennaio 2021 un bilancio energetico tendente allo zero; termine peraltro anticipato al 1° gennaio 2019 per gli edifici pubblici. La concezione di edifici a energia “quasi” zero (nZEB) parte dal presupposto di un involucro energeticamente di standard passivo per arrivare a compensare, attraverso la produzione preferibilmente in sito di energia da fonti rinnovabili, gli esigui consumi richiesti su base annuale. In quest’ottica la riconsiderazione delle potenzialità dell’architettura solare individua degli strumenti concreti e delle valide metodologie per supportare la progettazione di involucri sempre più performanti che sfruttino pienamente una risorsa inesauribile, diffusa e alla portata di tutti come quella solare. Tutto ciò in considerazione anche della non più procrastinabile necessità di ridurre il carico energetico imputabile agli edifici, responsabili come noto di oltre il 40% dei consumi mondiali e del 24% delle emissioni di gas climalteranti. Secondo queste premesse la ricerca pone come centrale il tema dell’integrazione dei sistemi di guadagno termico, cosiddetti passivi, e di produzione energetica, cosiddetti attivi, da fonte solare nell’involucro architettonico. Il percorso sia analitico che operativo effettuato si è posto la finalità di fornire degli strumenti metodologici e pratici al progetto dell’architettura, bisognoso di un nuovo approccio integrato mirato al raggiungimento degli obiettivi di risparmio energetico. Attraverso una ricognizione generale del concetto di architettura solare e dei presupposti teorici e terminologici che stanno alla base della stessa, la ricerca ha prefigurato tre tipologie di esito finale: una codificazione delle morfologie ricorrenti nelle realizzazioni solari, un’analisi comparata del rendimento solare nelle principali aggregazioni tipologiche edilizie e una parte importante di verifica progettuale dove sono stati applicati gli assunti delle categorie precedenti

Space time coding for polynomial phase modulated signals

Polynomial phase modulated (PPM) signals have been shown to provide improved error rate performance with respect to conventional modulation formats under additive white Gaussian noise and fading channels in single-input single-output (SISO) communication systems. In this dissertation, systems with two and four transmit antennas using PPM signals were presented. In both cases we employed full-rate space-time block codes in order to take advantage of the multipath channel. For two transmit antennas, we used the orthogonal space-time block code (OSTBC) proposed by Alamouti and performed symbol-wise decoding by estimating the phase coefficients of the PPM signal using three different methods: maximum-likelihood (ML), sub-optimal ML (S-ML) and the high-order ambiguity function (HAF). In the case of four transmit antennas, we used the full-rate quasi-OSTBC (QOSTBC) proposed by Jafarkhani. However, in order to ensure the best error rate performance, PPM signals were selected such as to maximize the QOSTBC’s minimum coding gain distance (CGD). Since this method does not always provide a unique solution, an additional criterion known as maximum channel interference coefficient (CIC) was proposed. Through Monte Carlo simulations it was shown that by using QOSTBCs along with the properly selected PPM constellations based on the CGD and CIC criteria, full diversity in flat fading channels and thus, low BER at high signal-to-noise ratios (SNR) can be ensured. Lastly, the performance of symbol-wise decoding for QOSTBCs was evaluated. In this case a quasi zero-forcing method was used to decouple the received signal and it was shown that although this technique reduces the decoding complexity of the system, there is a penalty to be paid in terms of error rate performance at high SNRs.

Progetto e sviluppo di un banco di prova per sistemi di determinazione e controllo d'assetto di CubeSat

Progettazione di dettaglio di un banco di prova per testare sistemi ADCS per CubeSat: Alma Test-Bed. Ci si è concentrati sul progetto di un primo nucleo di AlmaTB in grado di testare il controllo di tipo magnetico. Fanno parte di AlmaTB una gabbia di Helmholtz, un air-bearing system, un CubeSat di test, un metrology system. La gabbia di Helmholtz è un apparato costituito da tre coppie di bobine, una per ogni asse spaziale, che serve ad annullare il campo magnetico locale e simulare quello che si troverà in orbita attorno alla Terra. Un software ricava i dati del campo magnetico terrestre da modello IGRF a determinate coordinate e quota e fornisce agli alimentatori del set di bobine l'indicazione della corrente da distribuire. L'air-bearing system è un cuscinetto d'aria generato da un compressore che serve a ricreare le caratteristiche condizioni dell'ambiente spaziale di microgravità e attrito quasi-zero. Il CubeSat di test sarà montato su questo sistema. Il CubeSat di test, nella prima versione di AlmaTB, contiene i sensori e gli attuatori di tipo magnetico per determinare e controllare l'assetto di un nanosatellite. Il magnetometro presente all'interno è utilizzato anche come controllo del funzionamento della gabbia di Helmholtz. Il metrology system traccia i movimenti e l'inclinazione del CubeSat. Questo fornisce il riferimento di assetto vero, in modo da capire se il sistema ADCS lavora correttamente. Una volta che il banco di prova sarà completato e operativo sarà possibile testare algoritmi di determinazione e controllo di assetto che utilizzano diversi dispositivi tra sensori e attuatori disponibili nel mock-up. Su una workstation sono installati i software di controllo ed elaborazione dati. Si è scelto di procedere con un approccio di tipo "chiavi in mano", cioè scegliendo, quando disponibile, sistemi già completi e disponibili sul mercato. La prima versione di AlmaTB nasce dall'importante, vasto lavoro di matching tra i diversi apparati.

Obiettivo NZEB nella riqualificazione di condomini: studio di fattibilità di impianto centralizzato a pompa di calore tramite simulazioni in regime dinamico

Molti edifici realizzati negli anni ‘80-‘90 sono caratterizzati da impianti con caldaie autonome e nell’ambito degli interventi di riqualificazione energetica solo raramente vengono inserite delle pompe di calore a causa della temperatura di funzionamento dell’impianto, che spesso deve essere mantenuta elevata per i sistemi di emissione a radiatori. Tuttavia la riduzione dei carichi termici dovuti all'isolamento degli edifici consente di utilizzare i terminali esistenti facendoli lavorare a bassa temperatura, con temperature medie di 45-50°C. Obiettivo principale della tesi è quindi la valutazione della fattibilità e dei vantaggi energetici nell’ambito della sostituzione di un sistema di riscaldamento autonomo a gas con un sistema a pompa di calore. Viene preso in esame un edificio condominiale formato da 47 alloggi sito a San Lazzaro di Savena e in particolare verrà valutata la fattibilità di inserire un impianto centralizzato a pompa di calore per ogni corpo scala di cui è composto l’edificio, alimentando l’impianto con pannelli fotovoltaici installati in copertura. Per valutare i vantaggi energetici è stato utilizzato il software di simulazione dinamica Design Builder che consente di analizzare i fabbisogni energetici e la produzione di energia con step orario. Il modello dinamico permette anche di studiare le strategie d’involucro più opportune per diminuire il fabbisogno energetico e poter far lavorare la pompa di calore con i radiatori esistenti a bassa temperatura. I risultati attesi dal lavoro sono molteplici: in primo luogo verificare che la scelta dell’introduzione della pompa di calore consenta all'edificio di ridurre i consumi di energia primaria da fonti non rinnovabili, con lo scopo di portare l’edificio ad una richiesta di quasi zero energia (NZEB) in linea con le nuove normative europee e nazionali; in secondo luogo che l’utilizzo della simulazione oraria consenta di valutare il matching reale tra produzione e consumo di energia.

Band-edge states of the zero(th)-order gap in quasi-periodic photonic superlattices

The photonic modes of Thue-Morse and Fibonacci lattices with generating layers A and B, of positive and negative indices of refraction, are calculated by the transfer-matrix technique. For Thue-Morse lattices, as well for periodic lattices with AB unit cell, the constructive interference of reflected waves, corresponding to the zero(th)-order gap, takes place when the optical paths in single layers A and B are commensurate. In contrast, for Fibonacci lattices of high order, the same phenomenon occurs when the ratio of those optical paths is close to the golden ratio. In the long wavelength limit, analytical expressions defining the edge frequencies of the zero(th) order gap are obtained for both quasi-periodic lattices. Furthermore, analytical expressions that define the gap edges around the zero(th) order gap are shown to correspond to the = 0 and = 0 conditions.

All-optical passive quasi-regeneration in transoceanic 40 Gbit/s return-to-zero transmission systems with strong dispersion management

A method of all-optical passive quasi-regeneration in transoceanic 40 Gbit/s return-to-zero transmission systems with strong dispersion management was described. The use of in-line nonlinear optical loop mirrors (NOLM) by the method was demonstrated. The quasi-regeneration of signals performed by NOLMs was found to improve the systems's performance.

Spectral properties of the tandem Jackson network, seen as a quasi-birth-and-death process

Quasi-birth-and-death (QBD) processes with infinite “phase spaces” can exhibit unusual and interesting behavior. One of the simplest examples of such a process is the two-node tandem Jackson network, with the “phase” giving the state of the first queue and the “level” giving the state of the second queue. In this paper, we undertake an extensive analysis of the properties of this QBD. In particular, we investigate the spectral properties of Neuts’s R-matrix and show that the decay rate of the stationary distribution of the “level” process is not always equal to the convergence norm of R. In fact, we show that we can obtain any decay rate from a certain range by controlling only the transition structure at level zero, which is independent of R. We also consider the sequence of tandem queues that is constructed by restricting the waiting room of the first queue to some finite capacity, and then allowing this capacity to increase to infinity. We show that the decay rates for the finite truncations converge to a value, which is not necessarily the decay rate in the infinite waiting room case. Finally, we show that the probability that the process hits level n before level 0 given that it starts in level 1 decays at a rate which is not necessarily the same as the decay rate for the stationary distribution.

Violation of Kohler's rule by the magnetoresistance of a quasi-two-dimensional organic metal

The interlayer magnetoresistance of the quasi-two-dimensional metal alpha-(BEDT-TTF)(2)KHg(SCN)(4) is considered. In the temperature range from 0.5 to 10 K and for fields up to 10 T the magnetoresistance has a stronger temperature dependence than the zero-field resistance. Consequently Kohler's rule is not obeyed for any range of temperatures or fields. This means that the magnetoresistance cannot be described in terms of semiclassical transport on a single Fermi surface with a single scattering time. Possible explanations for the violations of Kohler's rule are considered, both within the framework of semiclassical transport theory and involving incoherent interlayer transport. The issues considered are similar to those raised by the magnetotransport of the cuprate superconductors. [S0163-1829(98)13219-8].

Monitoring the early stiffness development in epoxy adhesives for structural strengthening

The present work aimed to assess the early-age evolution of E-modulus of epoxy adhesives used for Fibre-Reinforced Polymer (FRP) strengthening applications. The study involved adapting an existing technique devised for continuous monitoring of concrete stiffness since casting, called EMM-ARM (Elasticity Modulus Measurement through Ambient Response Method) for evaluation of epoxy stiffness. Furthermore, monotonic tensile tests according to ISO standards and cyclic tensile tests were carried out at several ages. A comparison between the obtained results was performed in order to better understand the performance of the several techniques in the assessment of stiffness of epoxy resins. When compared to the other methodologies, the method for calculation of E-modulus recommended by ISO standard led to lower values, since in the considered strain interval, the adhesive had a non-linear stress–strain relationship. The EMM-ARM technique revealed its capability in clearly identifying the hardening kinetics of epoxy adhesives, measuring the material stiffness growth during the entire curing period. At very early ages the values of Young׳s modulus obtained with quasi-static tests were lower than the values collected by EMM-ARM, due to the fact that epoxy resin exhibited a significant visco-elastic behaviour.