Affidabilità e Sicurezza delle Macchine

Informazioni generali

  • Anno di corso: 3°
  • Semestre: 2°
  • CFU: 6

Docente responsabile

Luciano CANTONE

Obiettivi del Corso

Scopo dell’insegnamento è preparare l’allievo ad affrontare le comuni problematiche affidabilistiche connesse alla progettazione meccanica di un sistema meccanico comunque complesso, alla luce dei requisiti imposti dalle recenti normative, specialmente per ciò che concerne la sicurezza.

Prerequisiti

Non sono previste propedeuticità esplicite, ma per seguire il modulo con profitto, l’allievo deve aver appreso ed assimilato i concetti di base forniti nei precedenti insegnamenti di Analisi, Fisica e Scienza delle Costruzioni.

Programma del corso

Definizioni generali di affidabilità, manutenibilità, manutenzione. Parametri affidabilistici: valore medio, MTTF, MTTR, varianza, Curtosis, Skewness, tasso di guasto: tipiche fasi di vita di un prodotto. Modelli teorici di distribuzioni di probabilità: Esponenziale, Gauss, Lognormale, Weibull (a due e tre parametri), SEVD, LEVD. Algebra delle variabili casuali. Inferenza statistica: analisi dei dati, concetto di stimatore. Stima del valore medio e della varianza di una popolazione gaussiana: distribuzioni del t di Student e di Pearson. Stima dei parametri della distribuzione di Weibull. Affidabilità di progetto e l’analisi sforzo resistenza: margine di sicurezza. Tempo ottimale di burn-in. Metodo Montecarlo. Prove di durata accelerata. Affidabilità per un elemento soggetto a carico ripetuto. Affidabilità dei sistemi: schemi serie e parallelo. Caso dei sistemi complessi. Criteri per migliorare l’affidabilità. Affidabilità strutture duttili e fragili. Cenni sulle distribuzioni binomiale e di Poisson. Sistemi a logica maggioritaria. Manutenzione (correttiva e preventiva), manutenibilità e disponibilità. Sistemi per migliorare l’affidabilità e la sicurezza: FMEA/FMECA, FTA, minimal cut-set. Sicurezza delle macchine: evoluzione delle normative e la direttiva macchine. I passi richiesti per la sua attuazione.

Testi di riferimento

Dispense distribuite dal Docente

Per la consultazione:

S. Beretta “Affidabilità delle Costruzioni Meccaniche – Strumenti e metodi per l’Affidabilità di un progetto”, Ed. Springer, 2009, 275 pagg.

S. S. Rao “Reliability-based design”, Ed. McGraw-Hill, 1992, 569 pagg.

Modalità di Esame

L’esame consta di una prova scritta in cui all’allievo è richiesta la risoluzione di 4 esercizi, simili per tipologia a quelli svolti nel Corso. Superato l’esame scritto con almeno 18 si accede all’orale. L’allievo può presentare all’orale anche la discussione delle esercitazioni assegnate durante il Corso ed in questo caso l’orale è focalizzato sulla discussione di queste esercitazioni.

 

Reliability and Safety of Machines

Contents

General definitions of reliability, maintainability, maintenance. Reliability parameters: mean value, MTTF, MTTR, variance, Curtosis, Skewness, hazard rate: general classification of the life of a product. Theoretical models of probability distributions: exponential, Gauss, Log-normal, Weibull (with two and three parameters), SEVD, LEVD. Algebra of random variables. Statistic inference: data analysis, the concept of estimator. Estimation of mean value and of variance of a Gaussian population: Student’s t distribution, Pearson distribution. Estimation of Weibull parameters. Design reliability and analysis stress-strenght: safety margin. Optimal burn-in time. Monte Carlo method. Accelerated tests. Reliability for repeated loads. Reliability for parallel and series systems. Complex systems. Criteria to improve reliability. Material type dependent reliability. Summary on binomial and Poisson distributions. r/n systems. Maintenance (corrective and preventive), maintainability and availability. Methods to improve reliability and safety: FMEA/FMECA, FTA, minimal cut-set. Safety of machines: evolution of the regulations, “Direttiva Machine”. The steps for the actuation of “Direttiva Macchine”.

Aims of the Course

The aim of this teaching is to prepare the student to address common issues related to reliability in design of a mechanical system, however complex, in the light of the requirements imposed by recent regulations, especially as regards security.

Prerequisites

There are no explicit prerequisites, but in order to follow the lectures with profit, the student must have learned and assimilated the basic concepts provided in the previous courses of Analysis, Physics and Theory of Structures.

Recomended Study Material

Notes given by the Lecturer

Books for consultation:

S. Beretta “Affidabilità delle Costruzioni Meccaniche – Strumenti e metodi per l’Affidabilità di un progetto”, Ed. Springer, 2009, 275 pagg.

S. S. Rao “Reliability-based design”, Ed. McGraw-Hill, 1992, 569 pagg.

Examination Procedures

The examination requires the overcome of a written test made by 4 exercises, similar to those solved during the Course. Written test is overcame by means of an evaluation bigger or equal to 18, that gives right to access the oral examination. Student can also bring  to the oral examination the exercitations assigned during the Course: in this case, oral examination is focused on discussion such exercitations.

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