PARTE STRUTTURE: L’insegnamento 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 nell'insegnamento di Fondamenti 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 cenni di dinamica strutturale e aeroelasticità statica. PARTE MANUTENZIONE/TECNOLOGIE: L’insegnamento 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 e identificare il materiale e il processo che meglio si adatta alla realizzazione di uno specifico componente strutturale e del 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 l’insegnamento alcuni cenni alle procedure di gestione del velivolo in hangar, alla esecuzione di alcuni tipici controlli pre- e post-volo e alla esecuzione di tipiche procedure di bilanciamento e pesatura velivolo.

Capacità di eseguire il 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 per il 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. Comprendere 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 Requisiti di aeronavigabilità per la resistenza strutturale. Classificazione strutturale, primaria, secondaria, terziaria. Concetti di safe-life, fail-safe, e damage tolerance. 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 ai modelli a semiguscio e guscio rinforzato. Larghezza collaborante e procedura di definizione del semiguscio ideale. Identificazione degli elementi caratteristici e loro combinazione. Stato di tensione. Sollecitazione di taglio-flessione-torsione, compressione. Sistemi a guscio rinforzato ad una o più celle soggetti a taglio/torsione. Introduzione al metodo degli elementi finiti. Condizioni critiche dell’equilibrio. Componenti compressi: aste e pannelli. Pannelli soggetti a taglio. Stati membranali di tensioni e deformazioni. Strutture pressurizzate: problematiche generali e calcolo elementare dello stato di tensione e deformazione. Strutture in composito: problematiche generali e calcolo elementare dello stato di tensione e deformazione. Introduzione all’analisi strutturale dell’elicottero. Cenni di dinamica strutturale e aeroelasticità. PARTE MANUTENZIONE/TECNOLOGIA 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 materiali 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. 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, del carrello di atterraggio e delle superfici di comando. Strutture per la movimentazione delle superfici mobili. Metodi costruttivi relativi a rivestimenti collaboranti 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.

Per ulteriori approfondimenti su tematiche affini o complementari si rimanda ad altri corsi. Ad esempio: progettazione di strutture in composito (Strutture Aeronautiche e Progettazione e Fabbricazione Additiva per Applicazioni Aerospaziali); accoppiamento fluido-struttura, divergenza e flutter (Aeroelasticità); carichi di raffica, carichi random e analisi stocastiche (Progettazione di Veicoli Aerospaziali e Strutture per Veicoli Spaziali); analisi FEM (Strutture Aeronautiche).

L’insegnamento è composto da lezioni teoriche (75 ore) ed esercitazioni (25 ore). Queste rappresentano una parte fondamentale dell’insegnamento. Vengono sviluppate applicazioni ai diversi temi indicati nel programma. Le esercitazioni sono settimanali e finalizzate alla scrittura di relazioni individuali. L’elaborato individuale dovrà includere le esercitazioni e l’analisi dei risultati. PARTE STRUTTURE (75% dell'insegnamento) Le esercitazioni saranno svolte prevalentemente in aula e verteranno sul progetto e dimensionamento di semplici schemi strutturali visti durante le lezioni. È previsto l’utilizzo di software per l’analisi agli elementi finiti a supporto delle analisi svolte mediante i modelli illustrati a lezione. Per quanto possibile con le attività in corso, si organizzeranno esercitazioni su prove sperimentali. Tipici esempi di esercitazioni sono: il tracciamento dei diagrammi di sforzo normale, taglio e momento flettente su semplici travi e travature piane isostatiche e iperstatiche; determinazione del diagramma di inviluppo; determinazione dei carichi agenti su un’ala a sbalzo e controventata; esercizi sul modello del semiguscio ideale; calcolo di flussi su sezioni a semiguscio ideale a singola/multipla cella soggetti a taglio/torsione; carichi critici; confronti tra metodi analitici e FEM. PARTE MANUTENZIONE/TECNOLOGIA (25% dell'insegnamento) Le esercitazioni saranno svolte prevalentemente in aula e verteranno su argomenti presentati a lezione. Per quanto possibile con le attività in corso, si organizzeranno esperienze in laboratorio, visite presso laboratori di aziende aeronautiche e interventi di esperti aziendali. Esempi di esercitazioni sono: applicazione della legge di Miner e Paris, calcoli preliminari su strutture in composito, stima del spring-in angle in strutture in composito.

Parte STRUTTURE a) E. Carrera, Fondamenti sul calcolo delle strutture a guscio rinforzato per veicoli aerospaziali. Persiani Editore. b) A. Lausetti, Aeroplano: progetto, strutture, installazioni, Levrotto e Bella, 1983 c) Appunti delle lezioni. Per approfondimenti: a) Megson, Aircraft Structures for Engineering Students, 2017 b) Bruhn, Analysis and design of flight vehicle structures, 1973 c) FAA-H-8083-31A: “Aviation Maintenance Technician Handbook—Airframe Volume 1”, 2018, US Department of Transportation, FAA; d) Niu, Airframe Structural Design, 2002. Parte TECNOLOGIA/MANUTENZIONE a) FAA-H-8083-30:” AVIATION MAINTENANCE TECHNICIAN HANDBOOK- General”, 2018, US Department of Transportation, FAA. Per approfondimenti: a) M. Clerico. I materiali e le loro proprietà. Levrotto & Bella, 1997 b) M. Clerico. Tecnologie aeronautiche. Levrotto & Bella, 2008

Slides; Libro di testo; Esercizi risolti;

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto individuale;

Exam: Compulsory oral exam; Individual essay;

... L'esame è orale con elaborato individuale obbligatorio. La durata prevista della prova orale sarà di circa 30-45 minuti e si articolerà su 3-4 domande. Almeno una domanda riguarderà i contenuti e la valutazione dell'elaborato scritto individuale il cui contributo nella formulazione del voto finale ha lo stesso peso relativo rispetto alle altre domande. Scopo dell'esame è quello di verificare i risultati attesi: a) capacità di eseguire un dimensionamento preliminare di configurazioni strutturali tipiche delle costruzioni aerospaziali, b) 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; c) capacità di indicare la corretta procedura e il materiale da utilizzare per uno specifico componente aerospaziale congiuntamente agli aspetti legati alla manutenzione; d) verificare la comprensione dei problemi della fabbricazione e della manutenzione in modo da interagire con la progettazione e con la gestione della qualità. L'elaborato individuale obbligatorio sarà composto dalle esercitazioni svolte settimanalmente e dovrà essere consegnato qualche giorno prima dell'esame secondo le modalità che verranno comunicate dal docente.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.