Si intende fornire agli allievi le informazioni e le metodologie peculiari nel progetto, analisi e verifica delle strutture dei veicoli spaziali ed in particolare sugli argomenti che seguono. Carichi sulle strutture spaziali. Modelli strutturali per veicoli spaziali e relativi metodi computazionali (satelliti, lanciatori, moduli abitate, navette). Termoelasticità. Elementi strutturali tipici.. Dinamica e accoppiamento. Progetto strutturale di protezioni termiche e meteoritiche. Problemi multicampo e strutture multistrato. Strutture intelligenti. Strutture dispiegabili. Strutture gonfiabili.

Comprensione delle principali problematiche inerenti il progetto e l’analisi delle strutture spaziali

Il corso utilizza concetti, nozioni e metodologie dei corsi di meccanica di base, calcolo matriciale e numerico, analisi strutture.

Tipologia e classificazione dei veicoli spaziali.
Lanciatori. Navette abitate. Moduli abitati. Antenne. Satelliti.
Materiali di impiego aerospaziale.
Proprietà meccaniche, termiche e tipico uso in componenti strutturali per impiego in veicoli spaziali.
Carichi sulle strutture aerospaziali.
Definizione fattore di carico. Carichi al lancio. Carichi di manovra. Carichi in orbita.
Prove statiche e prove dinamiche. Pressurizzazione,
Problemi Multicampo.
Termoelasticità. Accoppiamento elettro-meccanico. Accoppiamento magneto-elettro- meccanico. Aerelasticità in regime supersonico (pannelli e lanciatori).
Elementi strutturali mono- e bidimensionali.
Teorie per travi, piastre e gusci. Strutture a guscio rinforzato. Formulazioni variazionali. Equazioni statiche e dinamiche. Formulazioni FEM.
Meccanica e Progetto delle Strutture multistrato.
Pannelli sandwich. Thermal Protection Systems (TPS). Materiali compositi avanzati. Strutture intelligenti con strati piezoelettrici. Materiali con proprietà variabili da punto a punto FGM. Meccanica dei nanotubi in carbonio CNT.


Dinamica delle strutture spaziali.
Metodi della dinamica classica. Correlazione fra modelli computazionali e sperimentazione. Prove dinamiche su shaker e notching. Romore e microvibrazioni. Esempi ed applicazioni.

Problemi non lineari.
Equilibrio ed equazioni nonlineari. Formulazione FEM. Calcolo di punti di biforcazione e comportamento postcritico. Stabilità elastica, l’asta caricata di punta, la piastra caricata nel piano, cilindri compressi. Plasticità. Analisi dinamica e problemi non conservativi.
Contatto fra solidi e membrane.
Problemi di impatto a bassa, media, alta ed altissima velocità. Progetto di scudi meteoritici: metodi di calcolo e di simulazione.

Strutture Gossamer, dispiegabili e gonfiabili. Dinamica multicorpo.
Panoramica sulle realizzazioni. Progetti avanzati. Problemi di simulazione e multibody dynamics.

Le esercitazioni sviluppano applicazioni degli argomenti trattati a lezione.

Durante il Corso viene fornito materiale didattico.
Per approfondimenti e ulteriore consultazione
P. Sarafin, Spacecraft Structures and Mechanism, Space Tech Series, Space Tech Library, 1995.

Si andrà a verificare la conoscenza adeguata degli aspetti metodologici-operativi insegnati durante il corso e la capacità di interpretare e descrivere i problemi strutturali.
L’esame consta di una prova orale e discussione argomenti e relazioni preparate dorante le esercitazioni.