L'obiettivo principale del Corso è quello di mettere l'allievo in grado di comprendere le principali problematiche inerenti la modellizzazione del comportamento statico, dinamico e a stabilità delle strutture aerospaziali nel loro complesso e di loro componenti primari e secondari; sviluppare capacità di eseguire valutazioni preliminari e di dettaglio di stati di tensione e deformazione utilizzando approcci di complessità crescente. Un ulteriore obiettivo è quello di introdurre l’allievo alle sperimentazione in laboratorio per la caratterizzazione dei materiali e su componenti strutturali.

Obiettivo del Corso è sviluppare nell'allievo le basi per poter affrontare in modo critico e autonomo il calcolo di tipici componenti strutturali aerospaziali 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), dinamico (frequenze di vibrazione) e ai limiti di stabilità (carichi critici e modi di cedimento associati) di elementi monodimensionali, strutture nervate in parete sottile piastre e curve in materiale composito e sandwich, utilizzando tecniche analitiche ed approssimate, in particolare 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. 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 differenziale, matriciale e numerico, ed i contenuti dei corsi di calcolo strutturale della laurea triennale.

- 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). - Materiali per applicazioni aerospaziali. - Problematiche inerenti la schematizzazione a travi di tipici componenti strutturali (ali, impennaggi, fusoliere) - Richiami sulla teoria a guscio rinforzato secondo lo schema trave e non, inclusi sitemi correttivi. - Teoria della piastra di Kirchhoff, pannelli piani e irrigidite, composit e 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 shell e solidi. Una parte del corso è dedicata alla descrizione delle principali soluzioni costruttive per le strutture aerospaziali. La parte descrittiva dell’insegnamento ha lo scopo di fornire conoscenze sul progetto di componenti strutturali primari e secondari, ad esempio: longheroni, centine, rivestimenti, castelli motori, piloni, attraversamenti ala-fusoliera, ordinate, chiglie, superfici mobili, aperture, carrelli, lanciatori e rispettive soluzioni in composito.

I corsi A e B potranno essere svolti in maniera diversa dai docenti titolari degli stessi, conservando gli obbiettivi 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 e Sperimentali. Uso di MATLAB per risoluzione di semplici problemi FEM. Studio di strutture a semiguscio di complicazione crescente. Analisi della risposta statica di una trave sandwich. Carichi critici di pannelli lisci e nervati rettangolari, variamente vincolati e sollecitati. Uso del codice NASTRAN/PATRAN per analisi di una struttura alare e di elementi di essa. Prova sperimentali in laboratorio.

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 scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Prova orale facoltativa; Elaborato grafico individuale;

Exam: Written test; Compulsory oral exam; Optional oral exam; Individual graphic design project;

... 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 Per il 'CORSO A' l'esame consiste in una prova orale che verte su tutti gli argomenti del corso. E' parte dell'esame la discussione degli elaborati sviluppate nelle esercitazioni. Per il 'CORSO B' l’esame consta di una prova scritta (votazione max 30/30) su tutto il programma di lezioni ed esercitazioni (in aula, presso il laboratorio numerico e presso il laboratorio sperimentale). La prova scritta ha durata massima di 2h ed 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 di lezione ed esercitazione (corrispondenti a un massimo di 15 punti su 30). Durante la prova scritta non è consentito l’uso di materiali/testi/dispense/formulari (salvo diverse indicazioni); è consentito l’uso di una calcolatrice non programmabile. Il candidato, entro il termine della prova scritta, può decidere se ritirarsi, oppure farsi valutare. L’esame si considera superato se la votazione ottenuta nella prova scritta è almeno pari a 18/30. L’esito negativo della prova scritta comporta la necessità di risostenere l'esame. Coloro che hanno superato la prova scritta con una votazione almeno pari a 21/30, possono chiedere di sostenere, nello stesso appello, anche un colloquio orale. Al colloquio il candidato deve portare le relazioni scritte su tutte le esercitazioni (in aula, presso il laboratorio numerico e presso il laboratorio sperimentale). Il colloquio verte sugli argomenti trattati a lezione e a esercitazione e 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.

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.