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PORTALE DELLA DIDATTICA

Sperimentazione su strutture aerospaziali

01NHKMT

A.A. 2021/22

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Aerospaziale - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
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Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/04 6 D - A scelta dello studente A scelta dello studente
2020/21
Nella formazione dell'Ingegnere aerospaziale questo Corso svolge un ruolo di cerniera tra le nozioni di base impartite nei corsi strutturali orientati all'analisi dello stato di tensione e deformazione delle strutture aerospaziali e il reale svolgimento di prove sperimentali in ambito aziendale. Scopo del corso completare la preparazione degli studenti fornendo le conoscenze non ancora acquisite per poter comprendere le modalità di svolgimento delle varie prove sperimentali svolte sulle strutture aeronautiche e spaziali (statiche, di fatica, di vibrazione, di flutter). A tal fine, durante le lezioni vengono anche illustrate prove sperimentali svolte su strutture reali, mettendo in evidenza aspetti critici e peculiarità. Sono previste prove di laboratorio svolte dagli studenti.
This course plays a pivotal role between the basics topics provided in structural analysis courses ( basic determination of the state of stress and strain of aerospace structures) and the actual definition, arrangement and carrying out of tests both in the case of aerospace industry/producers and for purposes of research. Aim of the course is to complete the preparation of students by providing knowledge not yet learned to understand the procedures of the various experimental tests available on aeronautical structures and spatial ones (static, fatigue, vibration, flutter). To this end, during the lessons, experimental tests are also described carried out on real structures, highlighting critical issues and peculiarities. The course includes also specific laboratory tests carried out by the students under the supervision of the teacher.
Comprensione delle principali problematiche inerenti la modellizzazione delle strutture aerospaziali, la progettazione ed esecuzione delle prove strutturali; sviluppo delle capacità di analisi delle misure sperimentali al fine di ricavarne le caratteristiche fondamentali.
Understanding of the main issues related to the modelling of aerospace structures, the design and execution of tests, development of the ability to analyze the experimental measurements in order to derive their basic features.
Contenuto dei Corsi di Costruzioni Aeronautiche e di Strutture aeronautiche.
Content of the courses such as Aerospace Construction and Aerospace Structures.
Introduzione al Corso. Flussi di progetto e relative prove (sviluppo, qualificazione, accettazione). Normativa relativa alle strutture. Criteri di verifica e di progetto. Livelli dei carichi di progetto e verifica. Importanza dei modelli analitici/numerici e sperimentali nella progettazione strutturale. Richiami di Teoria dei modelli e prove in similitudine. Elaborazione dei dati sperimentali mediante tecniche statistiche. Componentistica standard per prove di laboratorio: strain-gage e ponte di Wheatstone, disposizione degli strain-gage in casi particolari di carico, Interferometria. Materiali aerospaziali e loro caratterizzazione: prova di trazione, prova di compressione, prova di taglio, cenni di caratterizzazione ad elevati strain rates; Influenza delle proprietà statistiche nel progetto strutturale, Prove di compressione su pannelli, prove di buckling e post-buckling. Metodi sperimentali per la determinazione delle condizioni critiche di aste e pannelli. Metodo di Southwell. Determinazione sperimentale della tenacità a frattura di materiali metallici. Utilizzo della sperimentazione per l’identificazione e l’aggiornamento dei modelli numerici. Tecniche per il monitoraggio in real-time del comportamento strutturale. Introduzione di Alcuni modelli per l’analisi statica di tipici componenti aerospaziali (travi a semiguscio, strutture sandwich, giunzioni) e progetto delle relative prove. Progetto e analisi FEM di struttura tipiche in parete sottile e correlazioni con le prove di laboratorio. Considerazioni conclusive.
Introduction to the Course. Design flows and related tests (development, qualification, acceptance). Legislation dealing with structures. Criteria for structural verification, monitoring and design. Design loads level and verification load level. Importance of analytical/numerical and experimental models in structural design. References to Model theory and Similarity. Processing of the experimental data using statistical techniques. Standard components for laboratory tests: strain-gage and Wheatstone bridge arrangement of strain-gage load in special cases, Interferometry. Aerospace materials and their characterization: tensile test, compression test, shear test, elements of characterization at high strain rates; Influence of the statistical properties in structural design. Compression test on thin/stiffened panels. Buckling and post-buckling tests. Experimental methods for the determination of compressed rod/panel critical points. Southwell method . Experimental procedure for fracture toughness in metals. Identification and updating of numerical models by experimental test results. Techniques for real-time monitoring of structural behavior. Introduction of specific models for static analysis of typical aerospace components (beams in reinforced-shell, sandwich structures, junctions) and design of relevant experimental tests. Design and FEM analysis of typical thin-walled structures and correlations with tests Lab results. Conclusions.
La prima parte del corso vede la presenza di 2-3 esercitazioni sperimentali guidate presso il LAQ AERMEC "Sistemi Strutturali Aeromeccanici" del Dipartimento e di simulazione numerica presso i laboratori informatici di ateneo al fine di verificare direttamente le nozioni viste a lezione. E’ prevista la preparazione di una relazione sintetica. Nella seconda parte si intende affrontare per gruppi la preparazione, organizzazione, simulazione ed eventualmente l’attività sperimentale (in base alla disponibilità ) su un componente specifico definito all’inizio del corso. Tale attività si concluderà con la preparazione di una relazione finale. E’ obbligatoria la frequenza alle esercitazioni di laboratorio. Esercitazioni laboratorio informatico: • Analisi tramite FEM dei componenti selezionati per la sperimentazione in laboratorio ai fini dell’identificazione e correlazione numerico/sperimentale sia nel caso di configurazioni integre sia in presenza di difetti/anomalie. Esercitazioni di laboratorio sperimentale guidate (2-3 tra le seguenti in base alla disponibilità): • Caratterizzazione meccanica di tipici materiali aerospaziali • Prove di flessione su trave sandwich • Rilievo dello stato tensionale su componenti disponibili in laboratorio (piastra forata, trave a C isotropa, trave a C danneggiata e riparata, Trave a C composita) . Valutazione e stima delle rigidezze. Esercitazione di laboratorio sperimentale allestite per gruppi su argomento concordato associata alla second parte del dell’attività. Visita ai laboratori del DIMEAS durante lo svolgimento di prove sperimentali su strutture o componenti aerospaziali (in base alle ricerche in corso).
The first part is related to the presence of 2-3 experimental guided exercises at the LAQ AERMEC "Aeromechanical Structural Systems" of the Department and numerical simulation at the university's computer laboratories in order to directly verify the main aspects presented during lessons. A summary report is expected to be prepared. The second part intends to deal with the preparation, organization, simulation and possibly the experimental execution (based on availability) on a specific component defined at the beginning of the course. This activity will conclude with the preparation of a final report. Attendance to laboratory exercises is mandatory. Computer lab exercises: • Analysis by FEM method of selected experimental configurations for the purpose of identification and numerical / experimental correlation both in the case of intact configurations and in the presence of defects / anomalies. Guided experimental laboratory exercises (2-3 of the following items based on availability): • Mechanical characterization of typical aerospace materials • Bending tests on sandwich beam • Stress test on components available in the laboratory (perforated plate, isotropic C beam, damaged and repaired C beam, composite C beam) with the evaluation and estimation of stiffnesses. Experimental laboratory exercise set up on an agreed topic associated with the second part of the activity ( group/teams). Visit to the DIMEAS laboratories during experimental tests on aerospace structures or components (based on ongoing research).
Materiale didattico scaricabile del sito docente. Traccia delle relazioni di calcolo effettuate durante le esercitazioni numeriche e pratiche. Fotocopie di grafici e tabelle necessari per lo svolgimento delle esercitazioni. a) Testo di riferimento per il corso: Appunti forniti dal docente. b) Per approfondimenti e ulteriore consultazione: Bray, Vicentini, Meccanica sperimentale. Levrotto & Bella Torino. 1975. J. Singer, J. Arbocz, T. Weller, Buckling Experiments: Experimental Methods in Buckling of Thin-Walled Structures. Vol I, II. Ewins, Modal testing: theory and practice. Wiley, 1994.
Didactical material from the site. Scheme of the numerical/practical exercises. Graphs and other useful for the activity. a) Reference material: some slides available from the professor. b) Improve: Bray, Vicentini, Meccanica sperimentale. Levrotto & Bella Torino. 1975. J. Singer, J. Arbocz, T. Weller, Buckling Experiments: Experimental Methods in Buckling of Thin-Walled Structures. Vol I, II. Ewins, Modal testing: theory and practice. Wiley, 1994.
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Prova scritta su carta con videosorveglianza dei docenti;
Verifica della conoscenza adeguata degli aspetti metodologici-operativi insegnati durante il corso e della capacità di interpretare e descrivere i problemi conseguenti alla sperimentazione strutturale e dei processi tecnologici . L'esame consta di una prova scritta della durata di 1 ora suddivisa in una serie di 3-4 quesiti relativi alla Sperimentazione inclusiva della valutazione della relazione finale ( voto max=27/30 di cui massimo 5 punti sulla relazione finale) e di un orale (voto max=3/30). Durante la prova scritta è possibile utilizzare esclusivamente il materiale didattico messo a disposizione dal docente il giorno stesso dell'esame. Il superamento della prova scritta con non meno di 15/30 da diritto ad accedere ad un colloquio orale che prevede la consegna obbligatoria delle relazioni scritte sulle esercitazioni guidate svolte durante il corso e sulle quali verterà almeno una delle 2-3 domande previste , con punteggio non superiore a 3/30. L’esame si intende superato se il voto finale risulta non inferiore a 18/30. Il colloquio orale deve essere sostenuto in un appello della sessione in cui si è superata la prova scritta.
Exam: Compulsory oral exam; Paper-based written test with video surveillance of the teaching staff;
Verification of adequate knowledge of the methodological-operational aspects presented during the course and of the ability to interpret and describe the problems resulting from structural experimentation and technological processes. The exam consists of a written test ( 1 hour long) divided into a series of 3-4 questions relating to the Experimentation inclusive of the evaluation of the final report (max score = 27/30 of which maximum 5 points on the final report) and an oral exam (max score = 3/30). During the written test it is possible to use only the didactical material made available by the teacher on the day of the exam. Passing the written test with no less than 15/30 entitles you to access to an oral interview that requires the mandatory delivery of written reports on the guided exercises carried out during the course and on which at least one of the 2-3 questions will be addressed, with score not higher than 3/30. The exam is considered passed if the final mark is not less than 18/30. The oral interview must be taken in an appeal of the session in which the written test has been passed.
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Prova scritta su carta con videosorveglianza dei docenti;
Verifica della conoscenza adeguata degli aspetti metodologici-operativi insegnati durante il corso e della capacità di interpretare e descrivere i problemi conseguenti alla sperimentazione strutturale e dei processi tecnologici . L'esame consta di una prova scritta ( durata 1 h) suddivisa in una serie di 3-4 quesiti relativi alla Sperimentazione inclusiva della valutazione della relazione finale ( voto max=27/30 di cui massimo 5 punti sulla relazione finale) e di un orale (voto max=3/30). Durante la prova scritta è possibile utilizzare esclusivamente il materiale didattico messo a disposizione dal docente il giorno stesso dell'esame. Il superamento della prova scritta con non meno di 15/30 da diritto all’accesso ad un colloquio orale che prevede la consegna obbligatoria delle relazioni scritte sulle esercitazioni guidate svolte durante il corso e sulle quali verterà almeno una delle 2-3 domande previste , con punteggio non superiore a 3/30. L’esame si intende superato se il voto finale risulta non inferiore a 18/30.
Exam: Written test; Compulsory oral exam; Paper-based written test with video surveillance of the teaching staff;
Verification of adequate knowledge of the methodological-operational aspects presented during the course and of the ability to interpret and describe the problems resulting from structural experimentation and technological processes. The exam consists of a written test ( 1 h long) divided into a series of 3-4 questions relating to the Experimentation inclusive of the evaluation of the final report (max score = 27/30 of which maximum 5 points on the final report) and an oral exam (max score = 3/30). During the written test it is possible to use only the didactical material made available by the teacher on the day of the exam. Passing the written test with no less than 15/30 entitles you to access to an oral interview that requires the mandatory delivery of written reports on the guided exercises carried out during the course and on which at least one of the 2-3 questions will be addressed, with score not higher than 3/30. The exam is considered passed if the final mark is not less than 18/30. The oral interview must be taken in an appeal of the session in which the written test has been passed.


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