http://elea.unisa.it/xmlui/handle/10556/46 2026-04-20T10:54:35Z 2026-04-20T10:54:35Z Narinder, Singh http://elea.unisa.it/xmlui/handle/10556/7927 2025-04-30T18:20:05Z 2022-07-11T00:00:00Z

Title: Design, mechanical modelling and testing of innovative seismic isolation devices Authors: Narinder, Singh Abstract: This work takes a pioneering approach to a bio-inspired design of seismic isolation systems. There is a growing demand for tunable seismic isolation devices to be widely used in developing countries at affordable cost. This thesis work employs architecture materials concepts and a bio-inspired design approach to formulate, manufacture, and experimentally test a novel seismic isolator. The unit cell of the analyzed device is formed by rigid linkages mimicking the bones of the limbs of the human body, which are connected to a central post through stretchable tendons. The central post carries the vertical load transmitted by the superstructure and can slide against the basis of the system. This seismic ‘sliding-stretching’ isolator dissipates mechanical energy via friction and the pseudo-elastic recentring force of the tendons. Its displacement capacity can be finely tuned through an optimized design of the geometry of the limb members, while dissipative effects can be adjusted for the application at hand by playing with the geometry, the training cycles, and the material of the tendons. It can be manufactured in-house using 3D printers and metallic parts provided by local metal framing companies or online suppliers, and hence does not require heavy industry or expensive materials. Its development paves the way to a customizable approach to the protection of artworks, small houses, and essential equipment in industrialized and developing countries. .. [edited by Author]; Questo lavoro riguarda la progettazione di un dispositivo di isolamento sismico innovativo, bio-ispirato. Ad oggi, vi è una crescente domanda di dispositivi di isolamento sismico che possono essere regolati a seconda delle esigenze, da poter utilizzare nei paesi in via di sviluppo a costi accessibili. Questo lavoro di tesi impiega concetti architettonici e un approccio progettuale bio-ispirato per progettare, produrre e testare sperimentalmente un isolatore sismico innovativo. La cella unitaria del dispositivo analizzato è formata da connessioni rigide che imitano il movimento delle ossa degli arti del corpo umano, ricollegati ad un elemento centrale attraverso elementi estensibili, che fungono da tendini. L’elemento centrale sostiene il carico verticale trasmesso dalla sovrastruttura e può scorrere rispetto alla base del sistema. Questo isolatore sismico "scorrevoleallungante" dissipa l'energia meccanica attraverso l'attrito e la forza di ricentraggio pseudo-elastica dei tendini. La sua capacità di spostamento può essere regolata con precisione attraverso una progettazione basata sull’ottimizzazione della geometria degli elementi dell'arto, mentre gli effetti dissipativi possono essere regolati agendo sulla geometria, sui cicli di precarico e sul materiale degli elementi estensibili (“tendini”). Questo dispositivo può essere prodotto interamente utilizzando delle stampanti 3D ed elementi metallici forniti da aziende locali o da venditori online, e quindi non richiede l'industria pesante o materiali costosi. Il suo sviluppo apre la strada ad un approccio personalizzabile della protezione di opere d'arte, di piccoli edifici e attrezzature essenziali nei paesi industrializzati e in via di sviluppo. .. [a cura dell'Autore] Description: 2020 - 2021

2022-07-11T00:00:00Z http://elea.unisa.it/xmlui/handle/10556/7924 2025-04-30T17:38:52Z 2023-04-05T00:00:00Z

Title: Applications of Artificial Neural Network models to Energetic and Propulsion Systems Abstract: Il presente lavoro di ricerca è incentrato sull'applicazione di modelli alle reti neurali artificiali (ANN) per il calcolo delle prestazioni, dei consumi , dell'efficienza e delle emissioni, nel caso di due diversi sistemi energetici: Motore Diesel, nel settore Automotive e Caldaia equipaggiata con motore Stirling, che costituisce un sistema di Microcogenerazione, in applicazioni di edilizia residenziale. Queste due tecnologie, nei rispettivi contesti applicativi, contribuiscono all'inquinamento delle aree urbane, a causa delle loro emissioni nocive per la salute umana. Vi è quindi la necessità di ridurre le emissioni, in contrasto con le aspettative dei clienti, che richiedono prodotti con prestazioni sempre più elevate e consumi inferiori. Spetta quindi a designer e produttori trovare il giusto compromesso, utilizzando la ricerca tecnologica e la modellazione. La modellazione risulta essere un valido strumento nello sviluppo e nella gestione dei sistemi energetici, in quanto consente di ridurre al minimo le prove sperimentali e permette di prevedere il comportamento di tali tipologie di sistemi. Tra i modelli presenti in letteratura sono state implementate Reti Neurali Artificiali di tipo Feed-Forward, che hanno una struttura funzionale continua, tempi di calcolo ridotti e sono adatte come funzioni obiettivo in algoritmi di ottimizzazione. Nel caso del motore diesel, vengono sviluppati modelli alle reti neurai artificiali per dedurre una previsione del consumo specifico di carburante, della pressione media indicata (IMEP), delle emissioni di NOX e di particolato solido. L'addestramento delle Reti Neurali Artificiali è stato effettuato sulla base di dataset sperimentali, rappresentativi dell'intero piano operativo, derivanti da campagne sperimentali condotte antecedentemente al presente lavoro di ricerca. I modelli ottenuti mostrano buona continuità e generalizzabilità, con coefficienti di correlazione compresi tra 0,97 e 0,99, e sono adatti per essere implementati nella centralina controllo motore. Nel caso del sistema di microcogenerazione, i modelli di Rete Neurale Artificiale sono stati concepiti come parte di un software integrato per la telegestione dell'intero impianto. Tali modelli, inseriti all'interno di un software integrato, riescono a simulare efficacemente il comportamento del sistema caldaia e ad ottimizzare parametri come la quantità di combustibile e il tasso di carico per ottenere le prestazioni desiderate, in termini di efficienza ed emissioni di CO2. I vantaggi derivanti dall'implementazione del software integrato per la gestione del cogeneratore portano a risparmi energetici fino al 40% attraverso l'utilizzo e la teleregolazione di valvole termostatiche elettroniche; una riduzione dallo 0,3% al 2,0% del consumo specifico di metano in caldaia e una riduzione dal 10% al 20% delle emissioni inquinanti. [a cura dell'Autore] Description: 2019 - 2020

2023-04-05T00:00:00Z Lovisi, Giuseppe http://elea.unisa.it/xmlui/handle/10556/7892 2025-04-30T18:17:34Z

Title: Modeling and analysis of functionally graded nanobeams based on local/nonlocal theories of elasticity Authors: Lovisi, Giuseppe Abstract: The aim of this thesis is to introduce the reader to nanotechnologies and functionally graded nanomaterials by providing definitions, classifications and potential applications. In particular, the thesis summarizes the different theories developed in recent decades to describe the mechanical response of such materials. Functionally graded materials represent an increasingly important class of advanced materials in various engineering applications, such as nano-microelectronic device design, precision sensors, and nanomechanical components. Initially, a brief introduction to nanotechnology and nanomaterials is provided, highlighting the extraordinary properties emerging at the nanoscale level. In addition, a comprehensive overview of functionally graded materials and micromechanical models used to characterize their thermo-mechanical behavior is presented. This initial overview defines the context and provides the foundation needed to fully understand the challenges and innovations addressed in the thesis. Subsequently, the document delves into the most commonly used nonlocal theories in scientific literature and their applications in nanoscale material mechanics. It explores the fundamental concepts of non-locality, illustrating how they can be applied to functionally graded nanobeams to capture long-range phenomena and nonlocal interactions that influence structural behavior. Firstly, the thesis extends the three-parameter nonlocal models of elasticity (L/NStrainG and L/NStressG) proposed in the literature, incorporating hygrothermal effects (L/NStrainGH and L/NStressGH) and evaluates their influence on static and dynamic responses. Moreover, the nonlocal surface stress-driven model of elasticity (SSDM) is extended to study the static response of functionally graded nanobeams, also in presence of discontinuous loads. This aspect provides an in-depth understanding of the behavior of such materials in real-world situations, with significant implications for nanodevice and nanoscale systems engineering. In addition, a rotational hinge-based approach is introduced to assess the effects of cracks, contributing to a comprehensive understanding of the factors influencing structural stability. The focus on these innovative aspects and original results significantly enriches the field of nanoscale material mechanics and opens promising prospects for future development and optimization of nanomechanical devices. In the analysis process, the Mathematica software was used to solve the governing equations of the problem. In particular, Galerkin’s method has been employed to obtain approximate numerical solutions, and a Higher Order Hamiltonian Approach has been proposed to study higher order nonlinear flexural frequencies. In conclusion, the thesis represents a contribution to the in-depth understanding of functionally graded nanobeams through the use of nonlocal theories. Moreover, the focus on surface energy effects, as well as on hygrothermal environment and cracks, provides a comprehensive and detailed view of the structural and mechanical behavior of these nanostructures. The results obtained and methodologies established have the potential to exert substantial influence on improving the design and engineering of nanodevices and nanoscale systems. .. [edited by Author]; L'obiettivo di questa tesi è introdurre il lettore alle nanotecnologie e ai nanomateriali funzionalmente gradati, fornendo definizioni, classificazioni e possibili utilizzi, nonché riassumendo le teorie formulate negli ultimi decenni per descrivere la risposta meccanica di tali materiali. I materiali funzionalmente gradati rappresentano una classe di materiali avanzati di crescente importanza in numerose applicazioni ingegneristiche, come la progettazione di dispositivi nano-microelettronici, sensori di precisione e componenti nanomeccanici. Inizialmente, viene fornita una breve introduzione alle nanotecnologie e ai nanomateriali, mettendo in luce le straordinarie proprietà che emergono quando si opera a scala nanometrica. Inoltre, viene presentata un’ampia panoramica sui materiali funzionalmente gradati e dei modelli micromeccanici impiegati per caratterizzarne il comportamento termo-meccanico. Questa panoramica iniziale delinea il contesto e le fondamenta necessarie per comprendere appieno le sfide e le innovazioni affrontate nella tesi. Successivamente, viene fornita una trattazione delle teorie nonlocali più comunemente utilizzate nella letteratura scientifica e delle loro applicazioni nella meccanica dei materiali a scala nanometrica. Si esplorano i concetti fondamentali della nonlocalità, illustrando come possano essere applicati alle nanotravi funzionalmente gradate per catturare i fenomeni a lungo raggio e le interazioni nonlocali che influenzano il comportamento strutturale. La tesi estende inizialmente i modelli nonlocali a tre parametri proposti in letteratura, incorporando gli effetti igrotermici, e successivamente ne valuta l'influenza sulla risposta statica e dinamica. Nel capitolo finale, il modello nonlocale di superficie guidato dallo stress ad un solo parametro, è stato esteso per lo studio della risposta statica di nanotravi funzionalmente gradate, soprattutto quando sono sottoposte a carichi discontinui. Questo passo rivela una visione approfondita del comportamento di tali materiali in situazioni reali, con implicazioni significative per l'ingegneria di nanodevice e sistemi a scala nanometrica. Inoltre, è stato introdotto un approccio basato su cerniere rotazionali per valutare gli effetti delle fessure, contribuendo così alla comprensione completa dei fattori che influenzano la stabilità strutturale. L'attenzione dedicata a questi aspetti innovativi e ai risultati originali arricchisce notevolmente il campo della meccanica dei materiali a scala nanometrica e apre prospettive promettenti per il futuro sviluppo e l'ottimizzazione dei dispositivi nanomeccanici. Nel processo di analisi, è stato utilizzato il software Mathematica per risolvere le equazioni che governano il problema. In particolare, è stato impiegato dapprima il metodo di Galerkin per ottenere soluzioni numeriche approssimate e successivamente proposto un approccio Hamiltoniano di Ordine superiore per lo studio delle frequenze nonlineari di ordine superiore. In conclusione, questa tesi rappresenta un contributo significativo alla comprensione approfondita delle nanotravi in materiale funzionalmente gradati attraverso l'utilizzo di teorie nonlocali. L'attenzione particolare riservata agli effetti superficiali, agli effetti igrotermici e alle fessure offre una visione completa e dettagliata del comportamento di questi materiali. I risultati ottenuti e le metodologie sviluppate potrebbero avere un impatto significativo sull'ottimizzazione del design e sull'ingegnerizzazione di nanodevice e sistemi a scala nanometrica. .. [a cura dell'Autore] Description: 2022 - 2023

Elettore, Elena http://elea.unisa.it/xmlui/handle/10556/7889 2025-04-30T18:17:13Z

Title: Seismic behaviour of seismic-resilient steel moment-resisting frames equipped with damage-free self-centring column bases Authors: Elettore, Elena Abstract: Recent destructive seismic events have underlined the need for increasing research efforts devoted to the development of innovative seismic-resilient structures able to reduce seismic-induced direct and indirect losses. For steel Moment Resisting Frames (MRFs), the inclusion of Friction Devices (FDs) in Beam-to-column Joints (BCJs) has been widely investigated as a viable solution to provide both high local ductility and energy dissipation capacity. However, it has been demonstrated that, although using FDs efficiently protects the BCJs’ components from local damage, global damage can still be observed in significant post-earthquake residual drifts. This issue has been tackled by several research works, introducing elastic restoring forces able to regulate the structure’s Self-Centring (SC) capability, having the main advantage of ensuring both the energy dissipation capacity and the SC behaviour of the structure. However, although considerable attention has been given to define innovative technologies for BCJs, further research is still needed to define innovative configurations for Column Bases (CBs), which play a fundamental role in the seismic performance of steel MRFs, and their protection is paramount for the achievement of the structural resilience. In this context, an innovative Damage-Free Self-Centring Column Base (SC-CB) has been recently experimentally developed at the University of Salerno. It consists of a rocking column splice joint where a combination of FDs and PT bars with disk springs dissipates the seismic energy and promotes the connection's SC behaviour. Component tests of an isolated SC-CB specimen showed a good and stable flag-shaped hysteretic behaviour, demonstrating the advantages of this technology in terms of improved SC and energy dissipation capabilities. .. [edited by Author] Description: 2021 - 2022