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Dinamica delle strutture aerospaziali

04NHJMT

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 offre l’opportunità di integrare la preparazione acquisita nei corsi di base a contenuto strutturale, più specificatamente indirizzati a fornire metodologie e strumenti per l’analisi dello stato di tensione e deformazione delle strutture aerospaziali sollecitate da carichi statici, con metodologie e strumenti per l’analisi dinamica delle strutture aerospaziali e relative prove di laboratorio, considerato che i carichi agenti su queste sono tipicamente di natura dinamica. A tal fine, il corso prevede, oltre che lezioni ed esercitazioni presso il laboratorio informatico con applicazione delle metodologie e degli strumenti illustrati a lezione, anche prove di laboratorio sperimentale svolte direttamente dagli studenti.
The course allows integrating the knowledge aerospace engineering students have acquired in the fundamental courses of structural contents, more specifically directed to provide methodologies and tools for the stress and strain analysis of statically loaded aerospace structures, with methodologies and tools for the numerical and experimental dynamic analysis of the same structures (since the loads acting on these are typically dynamic in nature). To this end, the course is based on lessons, application of methodologies and tools in the computer lab, and experiments carried out by students in a laboratory.
Capacità di eseguire valutazioni preliminari e di dettaglio sulla risposta dinamica di semplici componenti strutturali aerospaziali e di progettare e gestire prove di laboratorio sugli stessi, correlando criticamente i risultati della simulazione numerica con quelli della verifica sperimentale.
Ability to perform preliminary and detailed analyses about the dynamic response of simple aerospace structural components, to design and manage laboratory tests, critically correlating numerical and experimental results.
Il corso utilizza concetti, nozioni e metodologie dei corsi di base di fisica e meccanica nonché elementi di analisi strutturale (spostamenti, deformazioni, tensioni equilibrio).
The course uses concepts, notions, and methods of the fundamental courses in physics and mechanics as well as elements of structural analysis (displacements, strains, stresses, equilibrium).
Generalità sul progetto e l'analisi di una struttura aeronautica in presenza di carichi dinamici. Compiti dell’analisi strutturale, con particolare riferimento all'analisi dinamica. Origine e classificazione dei carichi dinamici su una struttura aerospaziale. Livelli dei carichi dinamici. Elementi di meccanica delle vibrazioni. Modelli dinamici discreti e continui per componenti strutturali aerospaziali (sistemi a uno o più gradi di libertà: aste, travi, piastre). Funzione di risposta in frequenza (FRF). Soluzioni esatte ed approssimate del problema dinamico. Metodo degli elementi finiti. Analisi modale. Effetti dello smorzamento. Analisi della risposta: coordinate fisiche e coordinate modali. Risposta in transitorio. Tecniche di riduzione modale. Analisi dinamica sperimentale. Introduzione all'analisi dei segnali discreti. Componentistica standard per prove di laboratorio.
Overview on the design and analysis of aircraft structures in the presence of dynamic loads. Tasks of the structural analysis, with reference to the analysis of the dynamic response. Origin and classification of dynamic loads on aerospace structures. Levels of dynamic loads. Elements of mechanical vibrations. Dynamic models for discrete and continuous structural aerospace components (systems with one or more degrees of freedom: rods, beams, plates). Frequency Response Function (FRF). Exact and approximate solutions of the dynamic problem. Finite Element Method (FEM). Modal analysis. Effects of damping. Response analysis: physical coordinates and modal coordinates. Transient response. Modal reduction techniques. Experimental dynamic analysis. Introduction to the analysis of discrete signals. Standard components for laboratory tests.
Durante il corso, gli studenti potranno sperimentare l’applicazione di concetti e metodologie grazie a esercitazioni presso il laboratorio informatico e presso il LAQ AERMEC “Sistemi Strutturali Aeromeccanici” del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale. Esercitazioni presso il laboratorio informatico. Esercitazioni numeriche su argomenti illustrati a lezione (trasformate di Laplace e Fourier, analisi dinamica di semplici componenti strutturali con metodi approssimati). Esercitazioni numeriche con uso di MATLAB (analisi dinamica di sistemi discreti e continui). Realizzazione del modello agli elementi finiti di una tipica struttura aerospaziale per analisi dinamica. Esercitazioni presso il laboratorio sperimentale LAQ AERMEC. Componentistica per prove di laboratorio. Valutazione della FRF di una trave. Analisi modale sperimentale (estrazione parametri modali) su tipica struttura aerospaziale e correlazione con i risultati dell’analisi FEM.
During the course, the application of concepts and methodologies will be experienced by students through activities in the computer lab and at the LAQ-AERMEC "Aeromechanical Structural Systems" laboratory, Department of Mechanical and Aerospace Engineering. Computer lab exercises. Numerical examples on topics presented during lessons (Laplace and Fourier transforms, approximate dynamic analysis of simple structural components). Numerical exercises with MATLAB (dynamic analysis of discrete and continuous systems). FE model for the dynamic analysis of a typical aerospace structure. Experimental laboratory tests at LAQ-AERMEC. Components for laboratory tests. Evaluation of the FRF of a beam. Experimental modal analysis (modal identification) of typical aerospace structures and correlation with the results of the FEM analysis.
Appunti forniti dal docente Per approfondimenti e ulteriore consultazione: • M.F. Rubinstein, Structural Systems: Statics, Dynamics and Stability. Prentice-Hall, Inc., 1970 • D.J.Ewins, Modal Testing: Theory and Practice. John Wiley & Sons Inc., 1995 • M.I.Friswell, J.E.Mottershead, Finite Element Model Updating in Structural Dynamics. Kluwer Academic Publishers, 1996
Notes provided by the teacher For further reading: • M.F. Rubinstein, Structural Systems: Statics, Dynamics and Stability. Prentice-Hall, Inc., 1970 • D.J.Ewins, Modal Testing: Theory and Practice. John Wiley & Sons Inc., 1995 • M.I.Friswell, J.E.Mottershead, Finite Element Model Updating in Structural Dynamics. Kluwer Academic Publishers, 1996
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto individuale;
Si andrà a verificare la conoscenza adeguata degli aspetti metodologici-operativi acquisiti durante il corso e la capacità di interpretare e descrivere i problemi di dinamica strutturale. L'esame consta di una prova orale (voto max 30/30). Il colloquio orale dura circa 30 min e di norma consiste in almeno due domande poste a ogni candidato di cui una finalizzata ad approfondire gli argomenti sviluppati nelle esercitazioni. All'orale il candidato deve presentare le relazioni scritte di tutte le esercitazioni, sia numeriche che sperimentali.
Exam: Compulsory oral exam; Individual essay;
The knowledge on the methodologies and tools acquired during the course (and the ability to use this knowledge to face the problems related to the dynamic analysis and control of aerospace structures) will be verified. The exam consists of an oral exam (maximum score 30/30). The oral exam lasts about 30 minutes and usually consists of at least two questions one of which aimed to deepen the topics developed in the written reports about the numerical and experimental experiences. The candidate must present at the oral exam written reports about activities and exercises developed during the course.
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto individuale;
Si andrà a verificare la conoscenza adeguata degli aspetti metodologici-operativi acquisiti durante il corso e la capacità di interpretare e descrivere i problemi di dinamica strutturale. L'esame consta di una prova orale (voto max 30/30). Il colloquio orale dura circa 30 min e di norma consiste in almeno due domande poste a ogni candidato di cui una finalizzata ad approfondire gli argomenti sviluppati nelle esercitazioni. All'orale il candidato deve presentare le relazioni scritte di tutte le esercitazioni, sia numeriche che sperimentali.
Exam: Compulsory oral exam; Individual essay;
The knowledge on the methodologies and tools acquired during the course (and the ability to use this knowledge to face the problems related to the dynamic analysis and control of aerospace structures) will be verified. The exam consists of an oral exam (maximum score 30/30). The oral exam lasts about 30 minutes and usually consists of at least two questions one of which aimed to deepen the topics developed in the written reports about the numerical and experimental experiences. The candidate must present at the oral exam written reports about activities and exercises developed during the course.


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