Eigenstructure assignment in vibrating systems through active and passive approaches

Il comportamento dinamico di un sistema vibrante dipende dai suoi autovalori e autovettori. Infatti, gli autovalori definiscono le frequenze naturali, lo smorzamento e il tempo di assestamento, mentre gli autovettori definiscono la distribuzione spaziale delle vibrazioni, ossia le forme modali, ed influenzano la sensitività degli autovalori dai parametri del sistema. Pertanto, l'eigenstructure assignment, che è rivolta alla modifica del sistema per fare sì che abbia un desiderato insieme di autovalori e autovettori, è di importanza fondamentale nella progettazione meccanica. Tuttavia, analogamente a molti altri problemi inversi, l'eigenstructure assignment è un problema intrinsecamente molto arduo, essendo per sua natura mal-condizionato. Nonostante i recenti progressi dello stato dell'arte, infatti, ci sono tuttora importanti problemi aperti. I metodi disponibili possono essere raggruppati in due classi: gli approcci passivi, che consistono nel modificare i parametri fisici del sistema, e gli approcci passivi, che consistono nell'impiegare attuatori e sensori per esercitare delle appropriate forze di controllo, in accordo alle leggi di controllo stabilite. Poichè entrambi questi approcci hanno vantaggi e svantaggi, è importante scegliere la strategia più appropriata per l'applicazione in esame. Nella presente tesi, infatti, sono raccolti metodi passivi, attivi ed anche ibridi, in cui tecniche attive e passive sono impiegate simultaneamente. Tutti i metodi proposti nella tesi sono rivolti alla soluzione di problemi aperti che sono emersi dalla letteratura e che hanno rilevanza applicativa, oltre che teorica. Diversamente da molti metodi dello stato dell'arte, infatti, quelli proposti implementano strategie che permettono di assicurare che le soluzioni calcolate siano realizzabili. Inoltre, dato che nella progettazione meccanica moderna sono sempre più comuni sistemi di larga scala, i problemi computazionali sono diventati una problematica importante e quindi sono adeguatamente affrontati nella tesi. I metodi proposti sono stati sviluppati per essere generali ed ampiamente applicabili. Al fine di dimostrare la versatilità dei metodi, è stata effettuata un'ampia verifica numerica, ossia molteplici casi studio sono stati usati nella validazione. Per valutare in maniera imparziale le prestazioni del metodi proposti, è stato scelto di impiegare benchmark consolidati nella letteratura. Inoltre, nella tesi è fornita una selezione di applicazione sperimentali, al fine di determinare le capacità dei metodi sviluppati in condizioni di utilizzo reale. Date le motivazioni che hanno ispirato il presente lavoro di ricerca, ci si auspica che i metodi proposti possano costituire degli strumenti efficaci per migliorare il comportamento dinamico di sistemi vibranti e si spera che il presente lavoro possa contribuire a diffondere l'uso dell'eigenstructure assignment nella soluzione di problemi ingegneristici.