PARTE STRUTTURE: Il corso intende fornire le nozioni di base per il calcolo e il dimensionamento delle principali strutture aerospaziali introducendo le classiche procedure delle costruzioni aeronautiche sulla base delle nozioni impartite dai corsi di meccanica strutturale. Verranno esaminati gli aspetti principali che stanno alla base delle schematizzazioni strutturali e i concetti che permettono una comprensione del comportamento sotto carico delle strutture aerospaziali. Nella prima parte verranno richiamate le differenti tipologie dei carichi in volo e introdotti gli inviluppi di carico previsti dalla normativa. Verranno poi introdotti e caratterizzati i principali elementi strutturali descrivendo la metodologia di calcolo per le configurazioni in parete sottile a guscio rinforzato. Nella seconda parte verranno considerati alcuni aspetti peculiari del comportamento delle strutture aerospaziali con particolare riferimento alle condizioni critiche e alla introduzione di valutazioni di seconda approssimazione per alcuni casi significativi.
PARTE MANUTENZIONE/TECNOLOGIE : Il corso intende fornire le nozioni di base relative alle problematiche della manutenzione e degli aspetti tecnologici relativamente agli usuali processi produttivi del settore aerospaziale, in modo da permettere l’identificazione delle tipologie di difetti tipicamente presenti e delle cause di danneggiamento più comuni unitamente alla capacità di identificare sia il materiale sia processo che meglio si adatta alla realizzazione di uno specifico componente strutturale e di motore. Verranno esaminati gli aspetti connessi all’affaticamento e alla presenza dei difetti con richiami di meccanica della frattura. Saranno inoltre presentate le principali metodologie di prova per la caratterizzazione dei materiali aeronautici ferrosi, non ferrosi e compositi avanzati, unitamente agli aspetti relativi alle procedure di controllo e all’introduzione delle attività di gestione della qualità. Completano il corso alcuni cenni alle procedure di gestione del velivolo in hangar, alla esecuzione di alcuni tipici controlli pre-volo e post-volo e alla esecuzione di tipiche procedure di bilanciamento e pesatura velivolo.

Capacità di eseguire un dimensionamento preliminare di configurazioni strutturali tipiche delle costruzioni aerospaziali. Capacità di comprendere il comportamento sotto carico degli elementi strutturali e di fornire le eventuali correzioni progettuali che le rendano atte al rispetto dei requisiti.
Capacità di indicare la corretta procedura e il materiale da utilizzare per uno specifico componente aerospaziale congiuntamente agli aspetti legati alla manutenzione. Capire i problemi della fabbricazione e della manutenzione in modo da interagire con la progettazione e con la gestione della qualità.

Fondamenti di meccanica strutturale, cenni di scienza dei materiali e Disegno tecnico

PARTE STRUTTURE (L=45h circa, EA=15h circa EL=2h circa)
Requisiti di aeronavigabilità per la resistenza strutturale. Classificazione strutturale, primaria, secondaria, terziaria. Concetti di fail safe, vita sicura, tolleranza ai danni. Sistemi di identificazione zonale e di stazione. Carico limite e carico ultimo. Fattore di carico. Diagrammi di manovra, raffica e inviluppo. Teoria della trave. Trave sandwich. Introduzione agli Schemi a semiguscio/guscio rinforzato. . Larghezza collaborante e procedura di definizione del semiguscio ideale. Identificazione degli elementi caratteristici e loro combinazione. Stato tensionale. Sollecitazione di taglio-flessione-torsione, compressione. Sistemi a guscio rinforzato ad una o più celle soggetti a taglio/torsione.
Metodi energetici nell'analisi strutturale. Principio di stazionarietà dell'energia potenziale totale. Teoremi di Castigliano. Applicazione ad alcuni semplici problemi. Metodo di Galerkin. Condizioni critiche dell’equilibrio. Componenti compressi: Aste, pannelli. Pannelli soggetti a taglio: campo tangenziale e Campo diagonale. Stati membranali di tensioni e deformazioni. Strutture pressurizzate: problematiche generali e calcolo elementare dello stato di tensione e deformazione. Tenuta della pressurizzazione. Introduzione ai fenomeni non-lineari tipici delle strutture aeronautiche (cassoni a flessione – cassoni a torsione). Conclusioni
PARTE MANUTENZIONE/TECNOLOGIA ( L=20h circa, EL=20h circa)
Caratteristiche dei materiali aerospaziali, resistenza , lavorabilità. Prove di caratterizzazione, Prove di durezza, resistenza a trazione, resistenza a fatica, e resilienza. Estensimetria. Proprietà e identificazione dei principali material ferrosi e non ferrosi comunemente usati in aeronautica. Legno e tessuti utilizzati sui velivoli (cenni). Introduzione alla Fatica e alla meccanica della frattura. Legge di Miner. Legge di Paris. Prova di fatica. Fretting. Introduzione ai compositi : calcolo preliminare e processi di produzione. Difettologia. Tecniche di riparazione. Processo di Fusione/colata. Processi per deformazione plastica a caldo e a freddo. Tecniche di assemblaggio della struttura : rivettatura, bullonatura, incollaggio. Problemi specifici delle giunzioni. Difetti tipici e modi di cedimento. Tipologia di attacchi alari di piloni e del carrello di atterraggio, delle superfici di comando.
Strutture per la movimentazione delle superfici mobili. Metodi costruttivi relativi a: rivestimento collaborante della fusoliera, ordinate, correntini, longheroni, paratie, telai, rinforzi locali di piastre, montanti , tiranti, strutture del pavimento, metodi di rivestimento, ala, impennaggio, attacco motore. Tubi, raccordi, trasmissioni meccaniche e cuscinetti, molle, cablaggi( identificazione, montaggio, crimpatura, saldatura, anomalie), attrezzaggio e operazioni in hangar. Pesatura del velivolo centraggio. Saldatura, brasatura, procedure e difetti tipici. Tecniche LASER. Introduzione alla corrosione e identificazione delle cause. Rimozione e protezione dalla corrosione .Usura. Protezione delle superfici. Introduzione alla gestione della Qualità. Metodi ispettivi. Tecniche non distruttive. Ispezioni manutentive. Conclusioni.

PARTE STRUTTURE
Le esercitazioni saranno svolte prevalentemente in aula e verteranno sul progetto e dimensionamento di semplici schemi strutturali visti durante le lezioni. Sono previste visite presso il laboratorio strutture in concomitanza con l’esecuzione di prove sperimentali su componenti aerospaziali. Esempi di tracciamento dei diagrammi di sforzo normale, taglio e momento flettente su semplici travi e travature piane isostatiche. Determinazione di diagramma inviluppo. Determinazione dei carichi agenti su ala a sbalzo. Ala controventata. Esempi di applicazione del principio della minima energia potenziale totale e del primo e secondo teorema di Castigliano. Calcolo di spostamenti. Semplici problemi su iperstatica. Esercizi sul modello del semiguscio ideale. Calcolo di flussi su sezioni a semiguscio ideale a singola/multipla cella soggetti a taglio/torsione. Flessione differenziale.
Carico critico di aste e pannelli.
PARTE MANUTENZIONE/TECNOLOGIA
Le esercitazioni saranno svolte in aula e in laboratorio e verteranno su argomenti presentati a lezione. In particolare per quanto riguarda le prove sperimentali si procederà sia a test in laboratorio ( per quanto possibile con le attività in corso) sia all’analisi dei risultati. Sono previste visite presso il laboratorio strutture in concomitanza con l’esecuzione di prove specifiche su componenti aerospaziali.
Sono previste, per quanto possibile e in base alle disponibilità, visite presso laboratori di aziende aeronautiche della zona e approfondimenti con la partecipazione di esperti aziendali.

Testi di riferimento: parte STRUTTURE
a) M. Di Sciuva , Quaderni di strutture, Politeko
b) Appunti delle lezioni.

Per approfondimenti ed ulteriore consultazione:
Megson, Aircraft structures
Rivello, Theory and analysis of flight structures, McGraw-Hill, 1969.
Donaldson "Analysis of aircraft structures", McGraw-Hill,1993.
Timoshenko, " Theory of elastic stability".
Arbocz et alt. , " Buckling and Postbuckling" , Springer, 1985.
J. Singer, J. Arbocz, T. Weller, Buckling Experiments: Experimental Methods in Buckling of Thin-Walled Structures. Vol I, II.
Plantema , "Sandwich Construction", Wiley, 1966.
Reddy: "Energy principles and variational methods in applied mechanics".
Washizu : " Variational methods in elasticity and plasticity" .
Bruhn : "Analysis and design of flight vehicle structures ".

Testi di riferimento: parte TECNOLOGIA/MANUTENZIONE
a)Testo di riferimento per il corso:

FAA-H-8083-30:" AVIATION MAINTENANCE TECHNICIAN HANDBOOK- General" , 2008, US Department of Trasportation , FAA.

Per approfondimenti ed ulteriore consultazione:

Clerico. Il sistema qualità e le sue prove . Levrotto & Bella Torino.
Clerico I materiali e le loro proprietà, Levrotto&Bella, Torino

L’esame è scritto. Il testo dell’esame contiene due parti: la parte STRUTTURE prevede la risoluzione di schemi strutturali aeronautici, la parte TECNOLOGIA/Manutenzione consiste in domande a risposta breve. Durante la prova scritta è possibile utilizzare esclusivamente il materiale didattico messo a disposizione dal docente il giorno stesso dell'esame.
Il tempo disponibile per lo scritto è di 3 ore.
Il voto massimo complessivo dello scritto è 30/30.
Il superamento dello scritto con non meno di 18/30 permette, a richiesta, di sostenere un orale. L’orale consiste in due, tre domande relative ai contenuti del corso, discusse dal candidato con l’ausilio di opportuni esempi.