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Analisi di strutture aerospaziali con l'impiego di codici FEM

01SRIMT

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 B - Caratterizzanti Ingegneria aerospaziale ed astronautica
2020/21
Il corso si propone di formare gli studenti all’utilizzo di codici FEM per la progettazione ed il dimensionamento di tipici componenti strutturali aerospaziali e di alimentare la capacità critica nei confronti delle scelte di modellazione adottate e dei risultati ottenuti. L’organizzazione del corso prevede una parte teorica di introduzione del problema e degli aspetti concettuali coinvolti. Una parte più estesa avviene in laboratorio informatico per lo svolgimento dei casi applicativi assegnati agli studenti. Sono previsti interventi da parte di esperti di aziende aerospaziali e di software houses.
The course aims to train students in the use of FEM codes for the design and sizing of typical aerospace structural components and to feed the critical capacity towards the modeling choices adopted and the results obtained. The organization of the course includes a theoretical part of introducing the problem and the conceptual aspects involved. A more extensive part takes place in the computer lab to carry out the application cases assigned to the students. Meetings are organized with experts from aerospace companies and software houses
Relativamente a problematiche strutturali in ambito aerospaziale lo studente acquisirà la capacità di scegliere le più adatte strategie di modellazione agli elementi finiti in base al tipo di componente e di analisi, preparare i modelli numerici, impostare le condizioni al contorno per le analisi statiche lineari e nonlineari, affrontare analisi di stabilità e di risposta dinamica e analizzare criticamente i risultati ottenuti per verificarne l’affidabilità.
With regard to structural problems in the aerospace field, the student will acquire the ability to choose the most suitable finite element modeling strategies based on the type of component and analysis, prepare numerical models, set boundary conditions for linear and nonlinear static analyzes , perform stability and dynamic response analyzes and critically analyze the results obtained to verify their reliability.
Nozioni di base sul metodo degli elementi finiti e sulle principali problematiche relative alla progettazione di componenti strutturali di impiego aerospaziale (requisiti, carichi, materiali) acquisite nei corsi di Strutture Aeronautiche e Progettazione dei Veicoli Aerospaziali
basic knowledge on the finite element method and on the main problems related to the design of structural components of aerospace use (requirements, loads, materials) acquired in the courses of "Strutture Aeronautiche" and "Progettazione dei Veicoli Aerospaziali"
Parte 1 (26h): nella prima parte del corso lo studente verrà introdotto alla modellazione agli elementi finiti con l’impiego di codici commerciali. Dopo aver dato le nozioni di base sulla creazione della geometria e/o import di geometrie esistenti e sulla definizione di carichi e vincoli, il corso approfondisce alcune delle maggiori problematiche relative alla simulazione di materiali compositi in ambiente FEM, facendo una panoramica sulla teoria della laminazione adottata, sui criteri di rottura implementati e sulle tipologie di analisi disponibili. Le tecniche di modellazione con elementi 0D, 1D, 2D e 3D verranno prese in rassegna analizzando le diverse tipologie di elementi e le principali informazioni richieste per la loro corretta definizione nel file di input per l’analisi FEM, la preparazione della mesh e le eventuali analisi di convergenza. Particolare attenzione verrà poi dedicata agli elementi di connessione, alle problematiche di offset, alla verifica del modello e al debugging. Attraverso esempi guidati e relativi alla modellazione di base di strutture tipiche aerospaziali (pannelli multistrato, irrigiditi, sandwich, giunzioni meccaniche e incollaggi) verranno prese in rassegna le principali tipologie di analisi quali l’analisi lineare statica, l’analisi di buckling, l’analisi nonlineare statica (non linearità del materiale o non linearità geometriche), l’analisi modale e transiente. Particolare attenzione verrà dedicata all’analisi critica dei risultati. La prima parte si concluderà con lo svolgimento di un esempio più complesso e tipico delle costruzioni aerospaziali e con testimonianze su casi studio e procedure tipiche, illustrate da parte di esperti della realtà industriale. Parte 2 (34h): nella seconda parte del corso gli studenti svolgeranno, presso i laboratori informatici, una attività di gruppo su tematiche ispirate/concordate anche con rappresentanti del mondo industriale. L’attività si svolgerà in autonomia operativa e con il supporto dei docenti/collaboratori e sarà oggetto di valutazione finale.
Part 1 (26h): in the first part of the course the student will be introduced to finite element modeling with the use of commercial codes. After giving the basics of creating geometry and/or importing existing geometries and defining loads and constraints, the course explores some of the major problems related to the simulation of composite materials in the FEM environment, giving an overview of the lamination theory adopted, on the failure criteria implemented and on the types of analysis available. The modeling techniques with 0D, 1D, 2D and 3D elements will be reviewed by analyzing the different types of elements and the main information required for their correct definition in the input file for FEM analysis, mesh preparation and convergence analysis. Particular attention will be paid to connection elements, offset issues, model verification and debugging. Through guided examples of typical aerospace structures (multi-layered, stiffened and sandwich panels, mechanical joints and adhesive bonding) the main types of analysis will be reviewed such as the static linear analysis, the buckling analysis, the nonlinear static analysis (non-linearity of the material or geometric non-linearity), modal and transient analysis. Particular attention will be devoted to the critical analysis of the results. The first part will conclude with the development of a more complex and typical example of aerospace constructions and with case studies and typical procedures, illustrated by experts in the industrial sector. Part 2 (34h): in the second part of the course the students will carry out group activities at the computer labs on themes inspired by/agreed with representatives of the industrial world. The activity will take place in operational autonomy and with the support of the teachers/collaborators and will be subject of a final evaluation.
Il corso è strutturato in ore di lezione che si svolgeranno in aula o in laboratorio informatico e in esercitazioni pratiche. Gli esempi pratici introdotti durante le lezioni verranno svolti in maniera guidata in laboratorio informatico e con l’utilizzo dei codici commerciali presenti in ateneo. Durante le ore di esercitazione presso i laboratori informatici gli studenti, in maniera autonoma e supportati dai docenti/collaboratori, svilupperanno il progetto a loro assegnato ed oggetto di valutazione finale.
The course is organized in lessons that will take place in the classroom or in the computer lab and in practical exercises. The practical examples introduced during the lessons will be conducted in a guided manner in a computer lab and with the use of the commercial codes available in the university. During the exercise hours at the computer labs the students, independently and supported by the teachers / collaborators, will develop the project assigned to them and subject to final evaluation.
- Dispense fornite dai docenti - O. C. Ziekiewicz, R. L. Taylor, The Finite Element Method (volumes 1 and 2), Elsevier, 2005
- Dispense fornite dai docenti - O. C. Ziekiewicz, R. L. Taylor, The Finite Element Method (volumes 1 and 2), Elsevier, 2005
Modalità di esame: Prova scritta a risposta aperta o chiusa tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus); Elaborato progettuale in gruppo;
L’esame consta di una prova scritta e della valutazione del progetto di gruppo. La prova scritta (voto max 10/30) consisterà in domande a risposta multipla sugli argomenti teorici ed operativi trattati durante il corso. La prova scritta si intende superata se il candidato ottiene un punteggio pari ad almeno 6 punti. La valutazione del progetto avverrà tramite la consegna di un report e la conseguente presentazione in remoto dei risultati ottenuti (voto max 20/30). L’esame sarà considerato superato se la votazione complessiva (prova scritta + valutazione del progetto) sarà almeno pari a 18/30.
Exam: Computer-based written test with open-ended questions or multiple-choice questions using the Exam platform and proctoring tools (Respondus); Group project;
The exam consists of a written test and the evaluation of the group project. The written test (max 10/30 grade) will consist of multiple choice questions on the theoretical and operational topics covered during the course. The written test is passed if the candidate scores at least 6 points. The evaluation of the project will take place through the delivery of a report and the consequent presentation of the results obtained (max 20/30 grade). The exam will be considered passed if the overall grade (written test + project evaluation) will be at least 18/30.
Modalità di esame: Prova scritta a risposta aperta o chiusa tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus); Elaborato progettuale in gruppo;
L’esame consta di una prova scritta e della valutazione del progetto di gruppo. La prova scritta (voto max 10/30) consisterà in domande a risposta multipla sugli argomenti teorici ed operativi trattati durante il corso. La prova scritta si intende superata se il candidato ottiene un punteggio pari ad almeno 6 punti. La valutazione del progetto avverrà tramite la consegna di un report e la conseguente presentazione in remoto o in presenza dei risultati ottenuti (voto max 20/30). L’esame sarà considerato superato se la votazione complessiva (prova scritta + valutazione del progetto) sarà almeno pari a 18/30.
Exam: Computer-based written test with open-ended questions or multiple-choice questions using the Exam platform and proctoring tools (Respondus); Group project;
The exam consists of a written test and the evaluation of the group project. The written test (max 10/30 grade) will consist of multiple choice questions on the theoretical and operational topics covered during the course. The written test is passed if the candidate scores at least 6 points. The evaluation of the project will take place through the delivery of a report and the consequent presentation of the results in remote mode or in presence (max 20/30 grade). The exam will be considered passed if the overall grade (written test + project evaluation) will be at least 18/30.


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