PhD Thesis
Collaborations
From groundbreaking campaigns to innovative designs, see how we’ve helped businesses achieve their goals and stand out in their industries.
Companies
Our department establishes collaboration paths with companies to provide technical support. In particular, the main industries are specialized in the design of components for turbomachinery.
University
The laboratory is part of an International network of university. Collaborative research allow us to exchange knowledge and advance discoveries so as to be always update.
Collaborations
From groundbreaking campaigns to innovative designs, see how we’ve helped businesses achieve their goals and stand out in their industries.
Companies
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University
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Thesis proposal
Studio di uno shaker elettromagnetico
Thesis supervisor: Firrone Christian Maria
Description:
L’obiettivo dello studio è quello ci comprendere il funzionamento di un eccitatore elettromagnetico (shaker) utilizzato in ambito di laboratorio per lo studio della dinamica delle strutture attraverso una analisi funzionale di un sistema già esistente (da smontare, di cui leggere il manuale, comprendere i principi di fisica – elettromagnetismo -alla base del suo funzionamento). Successivamente si procederà con lo sviluppo di un sistema analogo calibrato su specifici requisiti. Lo sviluppo potrà arrivare ad una definizione concettuale del sistema (dimensionamento di massima) o alla sua realizzazione in base alle capacità del candidato di gestire un tema progettuale nei tempi adeguati per una prova finale (laurea triennale).
Proposta 2
Thesis supervisor: Firrone Christian Maria
Description:
L’obiettivo dello studio è quello ci comprendere il funzionamento di un eccitatore elettromagnetico (shaker) utilizzato in ambito di laboratorio per lo studio della dinamica delle strutture attraverso una analisi funzionale di un sistema già esistente (da smontare, di cui leggere il manuale, comprendere i principi di fisica – elettromagnetismo -alla base del suo funzionamento). Successivamente si procederà con lo sviluppo di un sistema analogo calibrato su specifici requisiti. Lo sviluppo potrà arrivare ad una definizione concettuale del sistema (dimensionamento di massima) o alla sua realizzazione in base alle capacità del candidato di gestire un tema progettuale nei tempi adeguati per una prova finale (laurea triennale).
proposta 3
Thesis supervisor: Firrone Christian Maria
Description:
L’obiettivo dello studio è quello ci comprendere il funzionamento di un eccitatore elettromagnetico (shaker) utilizzato in ambito di laboratorio per lo studio della dinamica delle strutture attraverso una analisi funzionale di un sistema già esistente (da smontare, di cui leggere il manuale, comprendere i principi di fisica – elettromagnetismo -alla base del suo funzionamento). Successivamente si procederà con lo sviluppo di un sistema analogo calibrato su specifici requisiti. Lo sviluppo potrà arrivare ad una definizione concettuale del sistema (dimensionamento di massima) o alla sua realizzazione in base alle capacità del candidato di gestire un tema progettuale nei tempi adeguati per una prova finale (laurea triennale).
Active Thesis
Thesis 1
Student: Mario Rossi
Thesis supervisor: Firrone Christian Maria
Ciclo: 34
Thesis 2
Student: Mario Rossi
Thesis supervisor: Firrone Christian Maria
Ciclo: 34
Thesis 3
Student: Mario Rossi
Thesis supervisor: Firrone Christian Maria
Ciclo: 34
Thesis & master’s thesis
- Politecnico thesis
- Thesis abroad
- Company thesis
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Studio di uno shaker elettromagnetico commerciale e progetto di un nuovo sistema (laurea triennale)
Thesis supervisor: Firrone Christian Maria
Description:
L’obiettivo dello studio è quello ci comprendere il funzionamento di un eccitatore elettromagnetico (shaker) utilizzato in ambito di laboratorio per lo studio della dinamica delle strutture attraverso una analisi funzionale di un sistema già esistente (da smontare, di cui leggere il manuale, comprendere i principi di fisica – elettromagnetismo -alla base del suo funzionamento). Successivamente si procederà con lo sviluppo di un sistema analogo calibrato su specifici requisiti. Lo sviluppo potrà arrivare ad una definizione concettuale del sistema (dimensionamento di massima) o alla sua realizzazione in base alle capacità del candidato di gestire un tema progettuale nei tempi adeguati per una prova finale (laurea triennale).
Deadline: 08/09/2024
Dynamic substructuring di dischi palettati di turbina in simmetria ciclica
Thesis supervisor: Zucca Stefano
Description:
ANSYS è il software commerciale FEM di riferimento per l’analisi dinamica di dischi palettati di turbina. Il lavoro di Tesi consiste nello sviluppare una procedura per applicare la sotto-strutturazione dinamica a modelli di disco palettato in condizioni di simmetria ciclica, esportando le matrice per la successiva analisi nonlineare con il software NOVA, sviluppato in ambiente MATLAB dal gruppo di ricerca AerMec.
La/il candidata/o dovrà prendere confidenza con il software ANSYS imparando i passi necessari per eseguire la riduzione e per salvare le matrici ridotte e di riduzione.
Dovrà inoltre sviluppare, in ambiente MATLAB, un software per leggere le matrici ridotte e renderle disponibili al software NOVA.
La convalida del lavoro svolto avverrà attraverso il confronto tra i risultati dei calcolo eseguiti con NOVA e quelli eseguiti in ANSYS con il modello FEM completo.
Deadline: 12/09/2024
Analisi della propagazione di cricche di di fatica in dischi di freno di treni ad alta velocità
Thesis supervisors: Battiato Giuseppe, Botto Daniele, Firrone Christian Maria
Description:
Il disco freno rappresenta un elemento cruciale per la sicurezza dei treni ad alta velocità. Durante la frenata, a causa dell’attrito tra il disco e le pastiglie, viene generata un’elevata quantità di calore che viene rapidamente dissipata dalla ventilazione all’interno dei dischi. La combinazione di carichi ciclici termici e meccanici a seguito di successive frenate è responsabile del verificarsi di stati di tensione e deformazione ciclici sulla superficie del disco, che sono alla base dell’innesco e della propagazione di cricche di fatica in direzione radiale. Dall’attuale stato dell’arte si evince come l’approccio più diffuso per l’individuazione delle zone di innesco delle cricche sulla superficie del disco e lo studio della loro propagazione si basi sull’esecuzione di analisi statiche termo-meccaniche agli elementi finiti, per l’identificazione delle aree superficiali di massima temperatura e per la valutazione dello stato di tensione all’apice della cricca dall’innesco in poi. Nel corso del progetto, la/lo studentessa/studente dovrà esplorare i metodi più promettenti in letteratura per la predizione zone di dell’innesco e delle modalità di propagazione delle cricche radiali, per poi implementare e testare quelli ritenuti più efficienti, servendosi dell’utilizzo di un software commerciale agli elementi finiti. La tematica oggetto della tesi, che ha una marcata rilevanza industriale, verrà sviluppata presso il laboratorio AerMec del DIMEAS in collaborazione con la Wabtec Corporation (https://www.wabteccorp.com/). Si prevedono pertanto delle riunioni perioche di avanzamento con il team R&D dell’azienda e delle visite presso il sito aziendale in cui i dischi vengono realizzati e testati.
Deadline: 13/03/2025
Analisi dinamica di una trave con nonlinearità geometriche e di contatto in ANSYS
Thesis supervisor: Zucca Stefano
Description:
Turbine blades are slender bodies that undergo large vibration amplitude in service and their dynamic behvior must be assessed in the design phase to prevent in service failures. In this project, the blade will be modelled as a beam and the effect of both geometric and contact nonlinearities on its vibration amplitude will be investigated, with special attention to the effect of beam and contact parameters. Time domain analysis will be performed. The benefits of model order reduction, implementing techniques already available in ANSYS will also be assessed. In addition, nonlinear based model order reduction techniques could also be implemented using PyMechanical which is a Pythonic interface with ANSYS Mechanical.
Deadline: 06/07/2024
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Revolutionizing Aero-Engine Testing: A Novel Experimental Technique for Friction Monitoring
Thesis supervisor: Botto Daniele
Description:
The aviation sector stands at a pivotal point, with the urgent need to design aero-engines that are not only lighter and more flexible but also environmentally sustainable to target Net Zero goals. Manufacturers such as General Electric and Rolls-Royce face the complex challenge of ensuring safety while reducing emissions, a task made daunting by the intricate vibrational behaviour of engine components. Predicting the engine dynamic behaviour is particularly complicated due to the complexity of the millions of components in contact. The different contact states introduce friction forces that can significantly affect the vibration amplitudes and induce a shift in resonant frequencies.
The goal of this Master Thesis Project is to develop a new experimental technique to monitor friction contacts during vibration. The technique will be based on solitary waves, which are mechanical waves that propagate through highly nonlinear media, such as granular crystals. Changes in the solitary wave propagation have been used before for non-destructive evaluation (NDE), similarly to traditional ultrasonic waves but with the advantage of having higher amplitudes. Although ultrasonic waves have also been used to monitor friction, solitary waves have never been used to this purpose. The goal of the project is thus to develop a new experimental technique, alternative to the ultrasound, to correlate for the first time changes in the solitary wave propagation to the friction properties of sliding contacts. This new technique could provide a breakthrough in the field of tribology and dynamics. By joining this project, you can make a tangible impact on the future of aviation, contributing to safer, cleaner, and more efficient air travel.
This research will be conducted at Imperial College London in the Tribology Group, which is one of the largest and most renowned tribology research groups in the world today. Its research is strongly supported by companies in Europe, the USA and the Far East (e.g. Rolls-Royce, Shell, SKF, Toyota, Bosch etc.) and it collaborates with many universities across the globe.
Deadline: 10/03/2025
Innovating Aero-Engine Dynamics: Numerical Modelling of Wave Propagation in Granular Crystals
Thesis supervisor: Botto Daniele
Description:
The aviation sector stands at a pivotal point, with the urgent need to design aero-engines that are not only lighter and more flexible but also environmentally sustainable to target Net Zero goals. Manufacturers such as General Electric and Rolls-Royce face the complex challenge of ensuring safety while reducing emissions, a task made daunting by the intricate vibrational behaviour of engine components. Predicting the engine dynamic behaviour is particularly complicated due to the complexity of the millions of components in contact. The different contact states introduce friction forces that can significantly affect the vibration amplitudes and induce a shift in resonant frequencies.
The goal of this Master Thesis Project is to develop a modelling solver to increase the understanding of friction in vibrating structures. The solver will model the propagation of solitary waves, which are mechanical waves that propagate in granular crystals. Solitary waves have been used for non-destructive evaluation (NDE) similarly to traditional ultrasonic waves. Although ultrasonic waves have also been used to monitor friction, solitary waves have never been used to this purpose. The goal of the newly developed solver is therefore to correlate for the first time changes in the solitary wave propagation to the friction properties of sliding contacts, thus developing a new modelling technique that could provide a breakthrough in the field of tribology and dynamics. By joining this project, you can make a tangible impact on the future of aviation, contributing to safer, cleaner, and more efficient air travel.
This research will be conducted at Imperial College London in the Tribology Group, which is one of the largest and most renowned tribology research groups in the world today. Its research is strongly supported by companies in Europe, the USA and the Far East (e.g. Rolls-Royce, Shell, SKF, Toyota, Bosch etc.) and it collaborates with many universities across the globe.
Deadline: 10/03/2025
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Meccanica della Frattura Lineare nelle cricche in componenti rotorici di Turbina a Gas
Thesis supervisor: Botto Daniele
Description:
L’oggetto della tesi è un rotore turbina di classe F per applicazioni
industriali. La vita utile del rotore è influenzata da diversi fattori, tra cui gli elevati
stress e le elevate temperature a cui i componenti sono sottoposti. In
particolare, la presenza di cricche o difetti può ridurre significativamente la
durata del rotore.
L’obiettivo principale dell’analisi è di valutare la resistenza a fatica e alla frattura
del rotore mediante la Meccanica della Frattura Lineare (LFM).
Le attività specifiche includono:
• Identificazione delle zone critiche: Individuare le aree del rotore (dischi,
spacers, shafts) maggiormente soggette a stress elevati;
• Analisi delle componenti di stress: Valutare la direzione e l’intensità delle
sollecitazioni nelle zone critiche;
• Modellazione dei difetto: Modellizzare i difetti con la forma e
l’orientamento peggiori possibili, per seguire un approccio conservativo;
• Studio dei fattori di intensificazione degli stress (SIF): Analizzare la
distribuzione e i valori dei SIF nel modello FEM;
• Calcolo dei cicli vita rimanenti: Stimare la vita a fatica residua del rotore in
presenza del difetto, confrontandola con il target di progetto;
• Validazione dei risultati: Confrontare i risultati ottenuti con dati
sperimentali o casi studio simili presenti in letteratura.
Deadline: 19/03/2025