L'obiettivo principale del Corso è quello di mettere l'allievo in grado di comprendere le principali problematiche inerenti la modellizzazione del comportamento statico e ai limiti di stabilità delle strutture aeronautiche nel loro complesso e di alcuni componenti fondamentali; sviluppare capacità di eseguire valutazioni preliminari e di dettaglio di stati di tensione e deformazione in tipici componenti strutturali aeronautici utilizzando approcci di complessità crescente. Un ulteriore obiettivo è quello di introdurre l’allievo alle problematiche relative alle prove di laboratorio per la caratterizzazione dei materiali.

Obiettivo del Corso è sviluppare nell'allievo le basi per poter affrontare in modo critico e autonomo il calcolo di tipici componenti strutturali aeronautici basato sui metodi analitici classici e sul metodo degli elementi finiti. In particolare, le metodologie fornite consentiranno all'allievo la capacità di effettuare l'analisi del comportamento statico (calcolo dello stato di sollecitazione) e ai limiti di stabilità (carichi critici e modi di cedimento associati) di elementi monodimensionali, strutture nervate in parete sottile e piastre in materiale composito e sandwich, elementi strutturali tipici delle costruzioni aerospaziali, utilizzando sia grafici e tabelle, sia semplici codici di calcolo scritti in Matlab, sia elaborando autonomamente modelli agli elementi finiti utilizzando il codice di calcolo NASTRAN.
Attraverso la partecipazione attiva a esercitazioni di laboratorio sperimentale l'allievo acquisirà anche una sensibilità ai problemi connessi con le attività sperimentali e la conoscenza della componentistica indispensabile a realizzare una prova di laboratorio di caratterizzazione dei materiali.
Alla fine del Corso l'allievo dovrebbe essere in grado di saper valutare criticamente la adeguatezza degli strumenti di analisi utilizzati, la bontà dei risultati ottenuti, le problematiche inerenti l'effettuazione di semplici prove di laboratorio.

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

- Generalità sul progetto e l'analisi di una struttura aeronautica. Compiti dell'analisi strutturale. - Classificazione dei carichi e prescrizioni regolamentari (determinazione dei carichi; criteri di rigidezza, di robustezza e di elasticità; carichi agenti su una struttura: meccanici e termici; fatica). La sicurezza strutturale (criteri di progetto: fail-safe, safe-life, damage tolerance.
- Materiali per applicazioni aerospaziali.
- Problematiche inerenti la schematizzazione a travi di tipici componenti strutturali (ali, impennaggi, fusoliere) - Richiami sulla teoria delle travi a semiguscio.
- Teoria della piastra di Kirchhoff, Piastre irrigidite e Piastre sandwich.
- Studio della stabilità dell'equilibrio elastico di aste, pannelli piani lisci e nervati e sandwich.
- Introduzione al metodo degli elementi finiti (FEM). Elementi finiti monodimensionali (asta, barra, trave). Elementi finiti bidimensionali membranali e piastra di Kirchhoff. Elementi finiti 3D.

Il corso è caratterizzato da varie esercitazioni presso il Laboratorio di Calcolo del LAIB e il LAQ 'AERMEC-Sistemi strutturali aeromeccanica' (www.aesdo.polito.it) del Dipartimento di Ingegneria Aeronautica e Spaziale.
' Introduzione all'uso di MATLAB (principali comandi e Calcolo matriciale).
' Studio di sezioni a semiguscio soggette a sforzo normale, taglio e momento flettente, momento torcente.
' Risoluzione con MATLAB del problema della piastra rettangolare, cross-ply simmetrica, semplicemente appoggiata e caricata trasversalmente.
' Analisi della risposta statica di una trave sandwich.
' Carichi critici di pannelli lisci e nervati rettangolari, variamente vincolati e sollecitati.
' Risoluzione manuale completa di un problema statico agli elementi finiti con elementi ROD.
' Scrittura di un programma MATLAB per l'analisi FEM di travature reticolari piane (elementi ROD) e di travature piane (elementi BEAM).
' Analisi FEM (PATRAN/NASTRAN) di piastra forata.
' Prova di trazione.

Materiale didattico scaricabile dal 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.
Il materiale didattico suggerito copre gran parte degli argomenti trattati nel Corso, ma non tutti. Durante il Corso viene fornito materiale didattico integrativo.
Per approfondimenti e ulteriore consultazione
T.H.G. Megson, Aircraft Structures, E. Arnold Ed., 1990.
R.M. Jones, Mechanics of Composite Materials, McGraw-Hill Kogakusha, Ltd., 1975.
G.J. Simitses, An Introduction to Elastic Stability of Structures, Printice-Hall, Inc., 1976.
H.D. Curtis, Fundamentals of Aircraft Structural Analysis, WCB/McGraw-Hill, Ltd., 1997.
J.N. Reddy, An Introduction to the Finite Element Method, McGraw-Hill Book Company, Ltd., 1984.

Criteri, regole e procedure per l'esame

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.

Criteri generali

L’esame consta solo di una prova scritta (votazione max 30/30) su tutto il programma di lezioni ed esercitazioni (esercitazioni in aula, LAIB e LAQ).
La prova scritta è articolata in un certo numero di domande. La sua durata max è di 120min.
Il candidato, entro il termine della prova scritta, può decidere se ritirarsi, oppure farsi valutare.
L’esame si considera superato e viene registrato se la votazione ottenuta nella prova scritta è non inferiore a 18/30.
L’esito negativo della prova scritta comporta la necessità di risostenere la prova.

Colloquio orale (facoltativo)

Coloro che hanno superato lo scritto con una votazione non inferiore a 21/30, possono chiedere di sostenere, nello stesso appello, anche un colloquio orale.
Al colloquio orale il candidato deve portare le relazioni scritte di tutte le esercitazioni (numeriche e sperimentali) e i programmi in Matlab.
Il colloquio orale verterà sugli argomenti trattati nel corso e nelle esercitazioni.
Il colloquio orale comporta una variazione del voto dello scritto compresa tra -3/30 e +3/30.
Al termine del colloquio, viene registrato il voto risultante dalla somma algebrica di quelli ottenuti nella prova scritta e nel colloquio.