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Multibody dynamics in advanced education
No full textThe use of multibody dynamics software in industrial firms is steadily increasing. Engineering curricula often do not include mandatory courses where multibody dynamics is taught. This paper discuss some relevant teaching issues in this specific cultural area. Noteworthy examples of the great variety of kinematic and dynamic formulations, available for teaching a basic course in multibody dynamics, are illustrated. The experience of the first author, when introducing a basic multibody dynamics course at an Italian university, is also reported
Sviluppo e implementazione di formulazioni per l’analisi dinamica di sistemi multibody
Full text linkIl presente lavoro di tesi conclude i tre anni di dottorato in Progettazione dei Sistemi Meccanici presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell'Università di Roma Tor Vergata. Durante l'attività di ricerca sono state esaminate talune metodologie di analisi di sistemi meccanici. Questo studio mi ha consentito di venire a conoscenza di strategie numeriche utili alla modellazione dei sistemi meccanici ed alla simulazione dinamica degli stessi. L'approccio cosiddetto multibody è probabilmente il più noto ed attraverso varie formulazioni dinamiche consente di pervenire in maniera sistematica alle equazioni della dinamica di una larga classe di sistemi meccanici. Uno dei problemi che spesso si pone in questo settore è rappresentato dalla risoluzione del sistema algebrico differenziale così ottenuto.
Già attraverso il mio lavoro di tesi di laurea, consistito nello sviluppo ed implementazione di un codice di calcolo per l'analisi dinamica 3D mediante approccio multibody, ero venuto a contatto con questo tipo di problematiche. Un serio ostacolo sperimentato nel corso dell'integrazione numerica era rappresentato dai vincoli sovrabbondanti oppure dai gradi di libertà oziosi, spesso presenti nei sistemi meccanici. In questo caso, infatti, diventa necessario risolvere le equazioni della dinamica mantenendo contemporaneamente un'elevata accuratezza nel soddisfacimento dei vincoli.
Nella prima parte del presente lavoro, richiamati i fondamenti teorici del metodo delle equazioni di vincolo dovuto ad E.J. Haug, vengono proposte e numericamente sperimentate talune formulazioni cui ricorrere (ortogonalizzazione dei vincoli, set minimo di coordinate, formulazione di Udwadia - Kalaba). Inoltre viene proposta ed illustrata un'originale strategia di soluzione adatta alla simulazione di sistemi a vincoli sovrabbondanti o variabili. Questa nuova strategia risolutiva, unitamente alle altre, è stata implementata in un codice di calcolo per l'analisi dinamica di sistemi meccanici spaziali mediante approccio multibody, realizzato ed ampliato durante questi tre anni di dottorato di ricerca.
Per quanto riguarda la formulazione di Udwadia-Kalaba, fondata sul principio di minimo di Gauss, si è in particolare indagato sull'influenza della metodologia di calcolo della matrice pseudoinversa sull'efficienza computazionale (tempi di calcolo, accuratezza, affidabilità).
Nell'ottica di una modellazione sempre più fedele della realtà sono state implementate anche coppie cinematiche con attrito. Si è posta particolare attenzione alla modellazione dei cuscinetti a strisciamento in regime di lubrificazione idrodinamica.
La seconda parte della presente tesi, richiamati i principi dell'algebra duale, se ne propone l'applicazione nella modellazione di tolleranze geometriche e dimensionali, o errori di montaggio, nei sistemi meccanici. L'approccio descritto è stato applicato allo studio del rendimento di un giunto cardanico ed i risultati numerici validati mediante i risultati sperimentali ottenuti dal banco giunti allestito presso il Laboratorio del Dipartimento di Ingegneria Meccanica di questa Università. Infine, è stata impostata una metodologia per la modellazione statistica delle tolleranze geometriche nei meccanismi spaziali. Anche in questo caso l'applicazione è stata rivolta ad un giunto cardanico. In particolare si è studiata l'influenza delle tolleranze, generate in modo casuale secondo distribuzioni predefinite, sui parametri cinematici di funzionamento del meccanismo.This thesis concerns the three years course of doctoral studies in Designing of Mechanical Systems at the Department of Mechanical Engineering of University of Rome Tor Vergata. The main research activity was the analysis of the numerical strategies for the resolution of the dynamic equations of multibody systems with redundant constraints. In particular the multibody approach suggested by Haug has been followed for the deduction of the equations of motion. This leads to the resolution of a differential algebraic system (DAE) of non-linear equations. A general purpose multibody code based on this approach has been implemented. Often, in the analysis of three dimensional mechanical systems one has to deal with redundant constraints. For this reason the first half of this work of thesis concerns numerical strategies for the integration of DAE systems as for example: the coordinate partitioning method, the orthogonalization method, the Udwadia – Kalaba formulation. For each of them a numerical example is presented. Moreover a new formulation of the equation of motion based on the QTZ decomposition of the Jacobian matrix of constraint equations is discussed. This formulation was implemented and it is one of the integration strategies which one could choose using the multibody code developed. In order to model mechanical systems in a as much realistic as possible manner, kinematic joints with clearance and friction were implemented. Particular attention was focused on hydrodynamic journal bearings for spatial linkages.
The second half of the thesis deals with the application of dual algebra for the study of mechanical systems. In particular the dual algebra was used for modelling clearances and dimensional tolerances in joints. The effects of mounting errors on the mechanical efficiency of a Cardan joint was reported as numerical example. In particular the results obtained were validated by means of an experimental test rig set in the Laboratory of the Department of Mechanical Engineering of University of Rome Tor Vergata. Moreover the statistical analysis of tolerances based on Monte Carlo simulation was developed. The effects on angular position, velocity and acceleration in the kinematic pairs of a Cardan joint were analyzed. The statistical distribution, the standard deviation and the mean value of each of these output parameters were reported
On the computation of degrees-of-freedom: a didactic perspective
No full textSome didactic issues associated with the computation of degrees-of-freedom (d.o.f) are herein discussed. In particular, the paper reports different definitions and methodologies of computation of this important parameter It is also proposed an analytical approach to the d.o.f computation of planar figures subjected to unilateral constraints. Mechanisms with variable kinematic structure are included in the present analysis. Some ambiguities in the d.o.f definition are pointed out
Investigation of the influence of pseudoinverse matrix calculations on multibody dynamics simulations by means of the udwadia-kalaba formulation
No full textThe formulation of the dynamic equations of motion proposed by Udwadia-Kalaba is discussed from the point of view of numerical efficiency. Since this formulation requires the computation of a pseudoinverse matrix, it has investigated the influence of the method of pseudoinverse computation on the dynamic simulation of an overconstrained linkage. Finally, it has been proposed that a new dynamic equation which explicitly computes accelerations also in the case of mathematical models with rank deficient Jacobian and mass matrices
Analisi di meccanismi spaziali con tolleranze geometriche e dimensionali mediante un approccio basato sull’algebra duale
No full textLa scelta delle tolleranze in fase di progettazione è un fattore che influenza notevolmente i costi di
realizzazione dei componenti meccanici. Di conseguenza risulta essere particolarmente importante
individuare quanto gli errori di realizzazione e di montaggio influiscano sul corretto funzionamento
dell’intero meccanismo, tanto più se questo ha delle specifiche cinematiche da rispettare. Il presente
lavoro, mediante una nuova metodologia di analisi cinematica dei meccanismi basata sull’algebra dei
numeri duali, fornisce al progettista un valido strumento per operare la scelta ottimale di tolleranze
geometriche e dimensionali da imporre. L’impiego dell’algebra duale ha elevati vantaggi nella
modellazione di sistemi meccanici aventi giochi o errori geometrici, soprattutto nella modellazione
dei disallineamenti nelle coppie cinematiche. Se paragonata alla più diffusa algebra vettoriale,
consente infatti di definire in modo più compatto mediante un numero ridotto di parametri gli errori di
forma o di montaggio. Questo risulta particolarmente conveniente considerando che tali errori sono
introdotti nel modello assegnando casualmente, all’interno di un opportuno range, il valore alle
variabili che li descrivono. È stato inoltre impiegato il metodo Monte Carlo per l’analisi statistica della
variabilità di questi errori. La metodologia proposta è stata applicata alla modellazione di un giunto
Cardanico. In particolare il giunto è stato schematizzato come un meccanismo RCCC, le tolleranze
geometriche mediante dei parametri statistici con distribuzione Gaussiana e la presenza di giochi
mediante due angoli duali aventi distribuzione statistica equiprobabile. Viene inoltre riportato
l’andamento del rendimento del giunto in presenza di tolleranze geometriche e dimensionali
Towards a welfare system that produces inequality? Interpreting the new conditions of inclusion and exclusion in two Italian cases in a macro-micro-macro perspective
No full textPurpose: The purpose of this paper is to explore the mechanisms through which social inequality is produced and reproduced, beginning from an examination of the close interrelationship between the macro level of policy and institutional action and the micro level of activity by a variety of actors. Design/methodology/approach: Referring specifically to Italy and considering exemplary cases, namely the conditions of esodati and new self-employed workers, this paper seeks to provide a more organic interpretation of the differential effects of specific national policies and imminent shifts in the productive system on the individuals affected by them. To describe the Italian context in an international perspective, at the macro level, the authors analyze this phenomenon using the famous worlds of welfare regime developed by Esping-Andersen and the varieties of capitalism formulated by Hall and Soskice, whereas at the micro level, the authors analyze the dynamic relations between individual and institutional factors that generate inequalities. Findings: The paper seeks to highlight the complexity of new conditions of marginality, stressing the importance of a comprehensive approach. Originality/value: So far there have been few attempts in Italy to explore the possibility of implementing the kind of “mixed” social support measures seen in other countries. In a variable way on the basis of specific needs, such measures encompass services and cash benefits as well as income, housing and employment support. This approach might represent a scalable and modular solution that lends itself well to the country’s already significant socio-economic segmentation
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
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