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Strutture aeronautiche

02CODMT

A.A. 2020/21

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Aerospaziale - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 59
Esercitazioni in aula 10,5
Esercitazioni in laboratorio 10,5
Tutoraggio 1,5
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Carrera Erasmo - Corso 1 Professore Ordinario IIND-01/D 41 0 40,5 0 5
Gherlone Marco - Corso 2 Professore Ordinario IIND-01/D 48 0 0 0 5
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/04 8 B - Caratterizzanti Ingegneria aerospaziale ed astronautica
2020/21
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 e su componenti strutturali.
The main objective of this Course is to make the student able to understand the main issues related to the modeling of static behavior and elastic stability of the aircraft structures as a whole and by considering their basic components; develop ability to perform preliminary evaluations and detailed analysis of strain and stress states in typical structural aircraft components by using approaches of increasing complexity. A further goal is to introduce the student to the laboratory experimental tests.
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.
I corsi A e B potranno essere svolti in maniera diversa dai docenti titolari degli stessi, conservando gli abbiettivi base della conoscenza delle Strutture Aeronautiche. Lo stesso dicasi per l'accertamento finale che potrà essere orale, scritto o misto.
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). ¿ Uso del codice NASTRAN/PATRAN per analisi di una struttura alare ¿ Prova di torsione su cassone alare.
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. Carrera E., Fondamenti sul calcolo delle strutture a guscio rinforzato per veicoli aerospaziali. Levrotto & Bella, Torino, 2011. Carrera E., Cinefra M,Petrolo M., Zappino E., Finite Element Analysis of Structures through Uni ed Formulation. John Wiley & Sons,2014. Carrera E., Fazzolari F.A., Cinefra M., Thermal Stress Analysis of Composite Beams, Plates and Shells: Computational Modeling and Applications, Academic Press, 2016 Di
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Prova orale facoltativa; Elaborato scritto individuale; Prova scritta su carta con videosorveglianza dei docenti; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo; Elaborato progettuale individuale;
E' assicurata la possibilità di sostenere esama in remoto secondo le modalità stabilite dal Politecnico. Per il corso A l'esame si svolgerà in modalità orale e faranno parte della valutazione gli elaborati prodotti durante il corso. Per il corso BI n coerenza con i risultati di apprendimento attesi, l’esame è finalizzato alla verifica delle capacità dello studente di analizzare il comportamento statico e ai limiti di stabilità di alcuni tipici componenti strutturali aeronautici con metodologie di diverso livello di complessità. Il controllo dell'apprendimento avviene mediante una prova scritta: • della durata massima di 2h 15m e da svolgere secondo la procedura EXAM + RESPONDUS per la modalità remota; • della durata massima di 2h e da svolgere in aula per la modalità in presenza. La prova è articolata in: • uno o più esercizi (a seconda della complessità degli stessi), analoghi a quelli visti durante il corso e relativi all’analisi di travature soggette a carichi statici; • una o più domande sugli argomenti teorici svolti a lezione.
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Prova orale facoltativa; Prova scritta su carta con videosorveglianza dei docenti; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;
E' assicurata la possibilità di sostenere esama in remoto secondo le moalità stabilite dal Politecnico.
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