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Analisi dell'affidabilità di un sistema idraulico

Informazioni tesi

  Autore: Ilaria Stura
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2010-11
  Università: Università degli Studi di Torino
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Matematica
  Relatore: Roberta Sirovich
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 71

Questa Tesi nasce dalla collaborazione con la ditta Avio S.p.A. di Rivalta di Torino, in particolare con l’Ente Regolamentazioni dell’Aeronavigabilità, ufficio in cui si eseguono le analisi necessarie per stabilire la conformità dei prodotti in uso e in progettazione. Partendo dalla teoria di base dell’affidabilità di sistemi reali, l’attenzione sarà focalizzata sullo studio della probabilità di accadimento di alcune tipologie di guasto, secondo la prassi comune dell’azienda. In particolare, verranno analizzati e simulati due casi:
- Caso in cui tutti i componenti del sistema hanno un tempo di vita Esponenziale
- Caso in cui tutti i componenti del sistema hanno un tempo di vita Weibull
Si vedrà, tramite un’approfondimento teorico, che è possibile ottenere una formula esplicita per il calcolo del primo caso mentre questo non accadrà nel secondo. I risultati teorici sono stati suffragati (e dove necessario sostituiti) da simulazioni Monte Carlo eseguite su Matlab.

Lo studio teorico riguardante la formula consigliata nel MIL-STD-1629 si è rivelato particolarmente utile sia per investigare sulle proprietà dell'Esponenziale sia per apprendere il meccanismo di creazione dei tempi di rottura, cosa che si è rivelata indispensabile nel caso Weibull in cui non è stato possibile conoscere l'effettiva distribuzione né delle opzioni di rottura, né degli End Effect. E' da notare inoltre che le due situazioni sono assai diverse fra loro: il caso Esponenziale viene utilizzato per componenti che tendono a guastarsi per rotture casuali, con un tasso di rischio costante, mentre il caso Weibull viene scelto quando l'affidabilità dipende dal tempo(usura).

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Introduzione L’argomento arontato in questa Tesi, l’analisi dell’adabilit a di un sistema, e un tema molto attuale, non e raro soprattutto dall’inizio dell’era industriale chiedersi quanto sia adabile un determinato oggetto prodotto, nonch e relati- vamente recente. Dagli anni ’60, la parola adabilit a ha acquisito un signi- cato pi u rigoroso e matematico, cio e probabilit a che un congegno operi in modo adeguato per un dato intervallo di tempo. Sebbene sembri argomento pi u in- gegneristico che matematico, le sue basi hanno radici profonde nel Calcolo delle Probabilit a e nella Statistica, come apparir a chiaro nel Cap. 1. Come molte ap- plicazioni matematiche, la teoria dell’adabilit a e nata prima in ambito militare e in seguito e stata largamente adottata in tutti i campi dell’industria, dagli aerei civili ai macchinari per il confezionamento automatico. Questa teoria e stata resa sempre pi u indispensabile dalla portata degli investimenti economici che richiede l’alto livello tecnologico che si e raggiunto negli ultimi decenni; si pensi, ad esempio, alla realizzazione di un satellite geostazionario: nessuno farebbe un investimento cos dispendioso senza conoscere l’adabilit a di un tale sistema. Questa Tesi e nata dal lavoro che ho svolto come stagista presso la ditta Avio S.p.A. di Rivalta di Torino, nell’Ente Regolamentazioni di Aeronavigabilit a, supervisionata dall’Ing. Elisabetta Buscatti. L’obiettivo dello stage consis- teva nello studiare l’adabilit a di sistema idraulico di un motore aeronautico, sebbene l’esempio che verr a mostrato nel Cap. 3 sia di un sistema meccanico molto pi u semplice. Questo e dovuto sia al fatto che lo studio svolto pu o essere applicato a qualunque sistema di un certo tipo, sia perch e le informazioni det- tagliate sul sistema pi u complesso sono soggette a restrizioni sulla diusione in quanto per applicazione militare. Il lavoro eseguito ha avuto sostanzialmente tre fasi: la prima di ricerca bi- bliograca e conoscenza del problema (Cap. 1 e 2), la seconda di studio e risoluzione dei problemi teorici (Cap. 3) e la terza di standardizzazione dei risultati, pi u precisamente creazione di programmi MATLAB che svolgano au- tonomamente i calcoli necessari per un qualsiasi sistema simile a quelli studiati e modellizzazione tramite il software della Reliasoft BlockSim (di cui parleremo nella sezione 3.3). Attualmente, i programmi creati per l’analisi e la simulazione del comporta- mento delle classi di guasto studiate sono entrati a far parte degli strumenti in uso nell’Ente per il calcolo dell’adabilit a di sistemi complessi. 5

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Parole chiave

affidabilità
simulazioni monte carlo
weibull
esponenziali

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