Fornire le conoscenze di base per affrontare in modo critico la progettazione di dettaglio di strutture aerospaziali nonché una conoscenza approfondita degli strumenti di analisi numerica comunemente utilizzati in tale campo. Particolare enfasi verrà sulla modellazione lineare e non lineare delle strutture aeronautiche sotto l'azione combinata di carichi termici ed esterni. Viene presentata la teoria di base degli elementi finiti, con particolare attenzione alle applicazioni tipiche delle costruzioni aerospaziali. Le tecniche acquisite verranno utilizzate nella progettazione di una struttura aerospaziale con requisiti assegnati.
Curriculum
scheda docente materiale didattico
Il programma dell’insegnamento è strutturato per fornire agli studenti conoscenze e competenze nell'ambito della progettazione strutturale di componenti aeronautici, tramite metodologie ampiamente utilizzate nella fase di progettazione di dettaglio del velivolo.
Il programma dell’insegnamento è articolato in 36 lezioni frontali (pari a 9 CFU) suddivise nelle seguenti sette sezioni principali:
Cinematica del continuo deformabile: Descrizione Euleriana e Lagrangiana del moto. Cinematica del continuo deformabile sotto le ipotesi di piccole deformazioni. Tensore velocità di rotazione e tensore velocità di deformazione. Equazione di conservazione della massa.
Dinamica del continuo deformabile: Equazione di bilancio della quantità di moto. Teorema di Cauchy. Bilancio del momento della quantità di moto. Bilancio dell’energia meccanica.
Termodinamica del continuo deformabile: Equazioni di conservazione dell’energia totale e dell’energia termodinamica. Teorema di Stokes per il flusso di calore. Il secondo principio della termodinamica.
Teoria delle relazioni costitutive: Relazioni costitutive di materiali termoelastici. Particolarizzazione delle relazioni costitutive al caso di materiali termoelastici monoclini, ortotropi e isotropi.
Problema termoelastico in strutture di interesse aeronautico: Formulazione termoelastica disaccoppiata. Problema della conduzione del calore e relative condizioni al contorno ed iniziali. Problema della determinazione degli sforzi dovuti all’azione combinata di carichi esterni e carichi termici: la trave di Eulero-Bernoulli, la piastra sottile e i gusci assial-simmetrici. Buckling delle piastre.
Il metodo degli elementi finiti: Formulazione forte e debole del problema termoelastico disaccoppiato. Relazione tra la formulazione forte e debole, trattamento delle condizioni al contorno. Principio dei lavori virtuali. Discretizzazione e definizione delle funzioni di forma. Criteri alla base della scelta delle funzioni di forma. Definizione delle matrici di massa, di rigidezza di elemento. Definizione del vettore dei carichi nodali equivalenti. Processo di assemblaggio. Imposizione delle condizioni al contorno sugli spostamenti. Elementi conformi. Metodi classici per la valutazione delle funzioni di forma.
Introduzione all’utilizzo del codice Autodesk Inventor: modellazione geometrica. Definizione delle caratteristiche dei materiali. Definizione delle condizioni al contorno e del sistema di carichi. Metodi di soluzione. Post-processing dei dati. Applicazione all’analisi strutturale di un sistema/sottosistema aerospaziale.
- Boley, B.A., Weiner. J.H., Theory of Thermal Stresses, John Wiley & Sons, New York, 1960 (per gli argomenti 4, 5 e 6 del programma)
- Thomas J.R., Hughes, ‘The Finite Element Method – Linear Static and Dynamic Finite Element Analysis,’ Dover, 2000 (per l'argomento 6 del programma)
- T.H.G., Megson, Aircraft Structures for Engineering Students, Arnold, London, 1999 (per l'argomento 6 del programma)
Il materiale didattico utilizzato è indicato di volta in volta dal docente durante le lezioni. Le dispense sono rese disponibili sulla piattaforma Moodle, per agevolarne la fruizione sia da parte degli studenti frequentanti che di quelli non frequentanti. Sulla piattaforma Moodle vengono rese disponibili anche le specifiche del progetto di gruppo che gli studenti devono svolgere durante l'anno, nonché una raccolta delle prove d'esame scritte di appelli precedenti, mirata a fornire agli studenti un valido e realistico banco di prova su cui esercitarsi in vista dell'esame finale.
Programma
L’insegnamento di Analisi di Strutture Aeronautiche rientra nell'ambito delle attività caratterizzanti l'SSD IIND-01/D Costruzioni e strutture aerospaziali.Il programma dell’insegnamento è strutturato per fornire agli studenti conoscenze e competenze nell'ambito della progettazione strutturale di componenti aeronautici, tramite metodologie ampiamente utilizzate nella fase di progettazione di dettaglio del velivolo.
Il programma dell’insegnamento è articolato in 36 lezioni frontali (pari a 9 CFU) suddivise nelle seguenti sette sezioni principali:
Cinematica del continuo deformabile: Descrizione Euleriana e Lagrangiana del moto. Cinematica del continuo deformabile sotto le ipotesi di piccole deformazioni. Tensore velocità di rotazione e tensore velocità di deformazione. Equazione di conservazione della massa.
Dinamica del continuo deformabile: Equazione di bilancio della quantità di moto. Teorema di Cauchy. Bilancio del momento della quantità di moto. Bilancio dell’energia meccanica.
Termodinamica del continuo deformabile: Equazioni di conservazione dell’energia totale e dell’energia termodinamica. Teorema di Stokes per il flusso di calore. Il secondo principio della termodinamica.
Teoria delle relazioni costitutive: Relazioni costitutive di materiali termoelastici. Particolarizzazione delle relazioni costitutive al caso di materiali termoelastici monoclini, ortotropi e isotropi.
Problema termoelastico in strutture di interesse aeronautico: Formulazione termoelastica disaccoppiata. Problema della conduzione del calore e relative condizioni al contorno ed iniziali. Problema della determinazione degli sforzi dovuti all’azione combinata di carichi esterni e carichi termici: la trave di Eulero-Bernoulli, la piastra sottile e i gusci assial-simmetrici. Buckling delle piastre.
Il metodo degli elementi finiti: Formulazione forte e debole del problema termoelastico disaccoppiato. Relazione tra la formulazione forte e debole, trattamento delle condizioni al contorno. Principio dei lavori virtuali. Discretizzazione e definizione delle funzioni di forma. Criteri alla base della scelta delle funzioni di forma. Definizione delle matrici di massa, di rigidezza di elemento. Definizione del vettore dei carichi nodali equivalenti. Processo di assemblaggio. Imposizione delle condizioni al contorno sugli spostamenti. Elementi conformi. Metodi classici per la valutazione delle funzioni di forma.
Introduzione all’utilizzo del codice Autodesk Inventor: modellazione geometrica. Definizione delle caratteristiche dei materiali. Definizione delle condizioni al contorno e del sistema di carichi. Metodi di soluzione. Post-processing dei dati. Applicazione all’analisi strutturale di un sistema/sottosistema aerospaziale.
Testi Adottati
- M.E., Gurtin, An Introduction to Continuum Mechanics, Academic Press, 1981 (per gli argomenti 1, 2, 3 e 5 del programma)- Boley, B.A., Weiner. J.H., Theory of Thermal Stresses, John Wiley & Sons, New York, 1960 (per gli argomenti 4, 5 e 6 del programma)
- Thomas J.R., Hughes, ‘The Finite Element Method – Linear Static and Dynamic Finite Element Analysis,’ Dover, 2000 (per l'argomento 6 del programma)
- T.H.G., Megson, Aircraft Structures for Engineering Students, Arnold, London, 1999 (per l'argomento 6 del programma)
Il materiale didattico utilizzato è indicato di volta in volta dal docente durante le lezioni. Le dispense sono rese disponibili sulla piattaforma Moodle, per agevolarne la fruizione sia da parte degli studenti frequentanti che di quelli non frequentanti. Sulla piattaforma Moodle vengono rese disponibili anche le specifiche del progetto di gruppo che gli studenti devono svolgere durante l'anno, nonché una raccolta delle prove d'esame scritte di appelli precedenti, mirata a fornire agli studenti un valido e realistico banco di prova su cui esercitarsi in vista dell'esame finale.
Bibliografia Di Riferimento
- O., Zienkiewicz, C., Taylor, L., Robert, J.Z., Zhu, The finite element method: its basis and fundamentals, 2005.Modalità Frequenza
La frequenza al corso, seppur consigliata, non è obbligatoria.Modalità Valutazione
La preparazione degli studenti viene valutata tramite una prova scritta di 2 ore e mezza e una prova orale. La prova scritta comprende un esercizio e una o due domande teoriche con risposte aperte, volte a verificare il livello di comprensione effettiva dei concetti e la capacità degli studenti di applicarli in contesti reali. Il superamento della prova scritta è prerequisito per partecipare alla prova orale, che comprende domande teoriche e pratiche relative all'intero programma. Durante la prova orale verrà anche discusso il progetto di gruppo svolto dagli studenti nel corso dell'anno. Un’ampia selezione dei compiti di esame degli anni precedenti è disponibile sul sito del corso. Nella valutazione dell'esame, la determinazione del voto finale terrà conto di alcuni elementi, come ad esempio: livello e qualità della conoscenza degli argomenti; la capacità di analizzare un problema in modo critico; la capacità di applicare teorie e concetti ai contesti reali; l’utilizzo di un lessico appropriato alla disciplina oggetto di studio. scheda docente materiale didattico
Il programma dell’insegnamento è strutturato per fornire agli studenti conoscenze e competenze nell'ambito della progettazione strutturale di componenti aeronautici, tramite metodologie ampiamente utilizzate nella fase di progettazione di dettaglio del velivolo.
Il programma dell’insegnamento è articolato in 36 lezioni frontali (pari a 9CFU) suddivise nelle seguenti sette sezioni principali:
Cinematica del continuo deformabile: Descrizione Euleriana e Lagrangiana del moto. Cinematica del continuo deformabile sotto ipotesi di piccole deformazioni. Tensore velocità di rotazione e tensore velocità di deformazione. Equazione di conservazione della massa.
Dinamica del continuo deformabile: Equazione di bilancio della quantità di moto. Teorema di Cauchy. Bilancio del momento della quantità di moto. Bilancio dell’energia meccanica.
Termodinamica del continuo deformabile: Equazioni di conservazione dell’energia totale e dell’energia termodinamica. Teorema di Stokes per il flusso di calore. Il secondo principio della termodinamica.
Teoria delle relazioni costitutive: Relazioni costitutive di materiali termoelastici. Particolarizzazione delle relazioni costitutive al caso di materiali termoelastici monoclini, ortotropi e isotropi.
Problema termoelastico in strutture di interesse aeronautico: Formulazione termoelastica disaccoppiata. Problema della conduzione del calore e relative condizioni al contorno ed iniziali. Problema della determinazione degli sforzi dovuti all’azione combinata di carichi esterni e carichi termici: la trave di Eulero-Bernoulli, la piastra sottile e i gusci assialsimmetrici. Buckling delle piastre.
Il metodo degli elementi finiti: Formulazione forte e debole del problema termoelastico disaccoppiato. Relazione tra la formulazione forte e debole e trattamento delle condizioni al contorno. Principio dei lavori virtuali. Discretizzazione e definizione delle funzioni di forma. Criteri alla base della scelta delle funzioni di forma. Definizione delle matrici di massa, di rigidezza di elemento. Definizione del vettore dei carichi nodali equivalenti. Processo di assemblaggio. Imposizione delle condizioni al contorno sugli spostamenti. Elementi conformi. Metodi classici per la valutazione delle funzioni di forma.
Introduzione all’utilizzo del codice Autodesk Inventor: modellazione geometrica. Definizione delle caratteristiche dei materiali. Definizione delle condizioni al contorno e del sistema di carichi. Metodi di soluzione. Post-processing dei dati. Applicazione all’analisi strutturale di un sistema/sottosistema aerospaziale.
- Boley, B.A, Weiner. J.H., Theory of Thermal Stresses, John Wiley & Sons, New York, 1960 (per gli argomenti 4, 5 e 6 del programma)
- Thomas J.R., Hughes, ‘The Finite Element Method – Linear Static and Dynamic Finite Element Analysis,’ Dover, 2000 (per l'argomento 6 del programma)
- T.H.G., Megson, Aircraft Structures for Engineering Students, Arnold, London, 1999 (per l'argomento 6 del programma)
- Dispense fornite dal docente (per tutti gli argomenti del programma)
Il materiale didattico utilizzato è indicato di volta in volta dal docente durante le lezioni. Le dispense sono rese disponibili sulla piattaforma Moodle, per agevolarne la fruizione sia da parte degli studenti frequentanti che di quelli non frequentanti. Sulla piattaforma Moodle vengono rese disponibili anche le specifiche del progetto di gruppo che gli studenti devono svolgere durante l'anno, nonché una raccolta delle prove d'esame scritte di appelli precedenti, mirata a fornire agli studenti un valido e realistico banco di prova su cui esercitarsi in vista dell'esame finale.
Programma
L’insegnamento di Analisi di Strutture Aeronautiche rientra nell'ambito delle attività caratterizzanti l' SSD IIND-01/D Costruzioni e strutture aerospaziali.Il programma dell’insegnamento è strutturato per fornire agli studenti conoscenze e competenze nell'ambito della progettazione strutturale di componenti aeronautici, tramite metodologie ampiamente utilizzate nella fase di progettazione di dettaglio del velivolo.
Il programma dell’insegnamento è articolato in 36 lezioni frontali (pari a 9CFU) suddivise nelle seguenti sette sezioni principali:
Cinematica del continuo deformabile: Descrizione Euleriana e Lagrangiana del moto. Cinematica del continuo deformabile sotto ipotesi di piccole deformazioni. Tensore velocità di rotazione e tensore velocità di deformazione. Equazione di conservazione della massa.
Dinamica del continuo deformabile: Equazione di bilancio della quantità di moto. Teorema di Cauchy. Bilancio del momento della quantità di moto. Bilancio dell’energia meccanica.
Termodinamica del continuo deformabile: Equazioni di conservazione dell’energia totale e dell’energia termodinamica. Teorema di Stokes per il flusso di calore. Il secondo principio della termodinamica.
Teoria delle relazioni costitutive: Relazioni costitutive di materiali termoelastici. Particolarizzazione delle relazioni costitutive al caso di materiali termoelastici monoclini, ortotropi e isotropi.
Problema termoelastico in strutture di interesse aeronautico: Formulazione termoelastica disaccoppiata. Problema della conduzione del calore e relative condizioni al contorno ed iniziali. Problema della determinazione degli sforzi dovuti all’azione combinata di carichi esterni e carichi termici: la trave di Eulero-Bernoulli, la piastra sottile e i gusci assialsimmetrici. Buckling delle piastre.
Il metodo degli elementi finiti: Formulazione forte e debole del problema termoelastico disaccoppiato. Relazione tra la formulazione forte e debole e trattamento delle condizioni al contorno. Principio dei lavori virtuali. Discretizzazione e definizione delle funzioni di forma. Criteri alla base della scelta delle funzioni di forma. Definizione delle matrici di massa, di rigidezza di elemento. Definizione del vettore dei carichi nodali equivalenti. Processo di assemblaggio. Imposizione delle condizioni al contorno sugli spostamenti. Elementi conformi. Metodi classici per la valutazione delle funzioni di forma.
Introduzione all’utilizzo del codice Autodesk Inventor: modellazione geometrica. Definizione delle caratteristiche dei materiali. Definizione delle condizioni al contorno e del sistema di carichi. Metodi di soluzione. Post-processing dei dati. Applicazione all’analisi strutturale di un sistema/sottosistema aerospaziale.
Testi Adottati
- M.E., Gurtin, An Introduction to Continuum Mechanics, Academic Press, 1981 (per gli argomenti 1, 2, 3 e 5 del programma)- Boley, B.A, Weiner. J.H., Theory of Thermal Stresses, John Wiley & Sons, New York, 1960 (per gli argomenti 4, 5 e 6 del programma)
- Thomas J.R., Hughes, ‘The Finite Element Method – Linear Static and Dynamic Finite Element Analysis,’ Dover, 2000 (per l'argomento 6 del programma)
- T.H.G., Megson, Aircraft Structures for Engineering Students, Arnold, London, 1999 (per l'argomento 6 del programma)
- Dispense fornite dal docente (per tutti gli argomenti del programma)
Il materiale didattico utilizzato è indicato di volta in volta dal docente durante le lezioni. Le dispense sono rese disponibili sulla piattaforma Moodle, per agevolarne la fruizione sia da parte degli studenti frequentanti che di quelli non frequentanti. Sulla piattaforma Moodle vengono rese disponibili anche le specifiche del progetto di gruppo che gli studenti devono svolgere durante l'anno, nonché una raccolta delle prove d'esame scritte di appelli precedenti, mirata a fornire agli studenti un valido e realistico banco di prova su cui esercitarsi in vista dell'esame finale.
Bibliografia Di Riferimento
- O., Zienkiewicz, C., Taylor, L., Robert, J.Z., Zhu, The finite element method: its basis and fundamentals, 2005.Modalità Frequenza
La frequenza al corso, seppur consigliata, non è obbligatoria.Modalità Valutazione
La preparazione degli studenti viene valutata tramite una prova scritta di 2 ore e mezza e una prova orale. La prova scritta comprende un esercizio e una o due domande teoriche con risposte aperte, volte a verificare il livello di comprensione effettiva dei concetti e la capacità degli studenti di applicarli in contesti reali. Il superamento della prova scritta è prerequisito per partecipare alla prova orale, che comprende domande teoriche e pratiche relative all'intero programma. Durante la prova orale verrà anche discusso il progetto di gruppo svolto dagli studenti nel corso dell'anno. Un’ampia selezione dei compiti di esame degli anni precedenti è disponibile sul sito del corso. Nella valutazione dell'esame, la determinazione del voto finale terrà conto di alcuni elementi, come ad esempio: livello e qualità della conoscenza degli argomenti; la capacità di analizzare un problema in modo critico; la capacità di applicare teorie e concetti ai contesti reali; l’utilizzo di un lessico appropriato alla disciplina oggetto di studio. scheda docente materiale didattico
Il programma dell’insegnamento è strutturato per fornire agli studenti conoscenze e competenze nell'ambito della progettazione strutturale di componenti aeronautici, tramite metodologie ampiamente utilizzate nella fase di progettazione di dettaglio del velivolo.
Il programma dell’insegnamento è articolato in 36 lezioni frontali (pari a 9 CFU) suddivise nelle seguenti sette sezioni principali:
Cinematica del continuo deformabile: Descrizione Euleriana e Lagrangiana del moto. Cinematica del continuo deformabile sotto le ipotesi di piccole deformazioni. Tensore velocità di rotazione e tensore velocità di deformazione. Equazione di conservazione della massa.
Dinamica del continuo deformabile: Equazione di bilancio della quantità di moto. Teorema di Cauchy. Bilancio del momento della quantità di moto. Bilancio dell’energia meccanica.
Termodinamica del continuo deformabile: Equazioni di conservazione dell’energia totale e dell’energia termodinamica. Teorema di Stokes per il flusso di calore. Il secondo principio della termodinamica.
Teoria delle relazioni costitutive: Relazioni costitutive di materiali termoelastici. Particolarizzazione delle relazioni costitutive al caso di materiali termoelastici monoclini, ortotropi e isotropi.
Problema termoelastico in strutture di interesse aeronautico: Formulazione termoelastica disaccoppiata. Problema della conduzione del calore e relative condizioni al contorno ed iniziali. Problema della determinazione degli sforzi dovuti all’azione combinata di carichi esterni e carichi termici: la trave di Eulero-Bernoulli, la piastra sottile e i gusci assial-simmetrici. Buckling delle piastre.
Il metodo degli elementi finiti: Formulazione forte e debole del problema termoelastico disaccoppiato. Relazione tra la formulazione forte e debole, trattamento delle condizioni al contorno. Principio dei lavori virtuali. Discretizzazione e definizione delle funzioni di forma. Criteri alla base della scelta delle funzioni di forma. Definizione delle matrici di massa, di rigidezza di elemento. Definizione del vettore dei carichi nodali equivalenti. Processo di assemblaggio. Imposizione delle condizioni al contorno sugli spostamenti. Elementi conformi. Metodi classici per la valutazione delle funzioni di forma.
Introduzione all’utilizzo del codice Autodesk Inventor: modellazione geometrica. Definizione delle caratteristiche dei materiali. Definizione delle condizioni al contorno e del sistema di carichi. Metodi di soluzione. Post-processing dei dati. Applicazione all’analisi strutturale di un sistema/sottosistema aerospaziale.
- Boley, B.A., Weiner. J.H., Theory of Thermal Stresses, John Wiley & Sons, New York, 1960 (per gli argomenti 4, 5 e 6 del programma)
- Thomas J.R., Hughes, ‘The Finite Element Method – Linear Static and Dynamic Finite Element Analysis,’ Dover, 2000 (per l'argomento 6 del programma)
- T.H.G., Megson, Aircraft Structures for Engineering Students, Arnold, London, 1999 (per l'argomento 6 del programma)
Il materiale didattico utilizzato è indicato di volta in volta dal docente durante le lezioni. Le dispense sono rese disponibili sulla piattaforma Moodle, per agevolarne la fruizione sia da parte degli studenti frequentanti che di quelli non frequentanti. Sulla piattaforma Moodle vengono rese disponibili anche le specifiche del progetto di gruppo che gli studenti devono svolgere durante l'anno, nonché una raccolta delle prove d'esame scritte di appelli precedenti, mirata a fornire agli studenti un valido e realistico banco di prova su cui esercitarsi in vista dell'esame finale.
Programma
L’insegnamento di Analisi di Strutture Aeronautiche rientra nell'ambito delle attività caratterizzanti l'SSD IIND-01/D Costruzioni e strutture aerospaziali.Il programma dell’insegnamento è strutturato per fornire agli studenti conoscenze e competenze nell'ambito della progettazione strutturale di componenti aeronautici, tramite metodologie ampiamente utilizzate nella fase di progettazione di dettaglio del velivolo.
Il programma dell’insegnamento è articolato in 36 lezioni frontali (pari a 9 CFU) suddivise nelle seguenti sette sezioni principali:
Cinematica del continuo deformabile: Descrizione Euleriana e Lagrangiana del moto. Cinematica del continuo deformabile sotto le ipotesi di piccole deformazioni. Tensore velocità di rotazione e tensore velocità di deformazione. Equazione di conservazione della massa.
Dinamica del continuo deformabile: Equazione di bilancio della quantità di moto. Teorema di Cauchy. Bilancio del momento della quantità di moto. Bilancio dell’energia meccanica.
Termodinamica del continuo deformabile: Equazioni di conservazione dell’energia totale e dell’energia termodinamica. Teorema di Stokes per il flusso di calore. Il secondo principio della termodinamica.
Teoria delle relazioni costitutive: Relazioni costitutive di materiali termoelastici. Particolarizzazione delle relazioni costitutive al caso di materiali termoelastici monoclini, ortotropi e isotropi.
Problema termoelastico in strutture di interesse aeronautico: Formulazione termoelastica disaccoppiata. Problema della conduzione del calore e relative condizioni al contorno ed iniziali. Problema della determinazione degli sforzi dovuti all’azione combinata di carichi esterni e carichi termici: la trave di Eulero-Bernoulli, la piastra sottile e i gusci assial-simmetrici. Buckling delle piastre.
Il metodo degli elementi finiti: Formulazione forte e debole del problema termoelastico disaccoppiato. Relazione tra la formulazione forte e debole, trattamento delle condizioni al contorno. Principio dei lavori virtuali. Discretizzazione e definizione delle funzioni di forma. Criteri alla base della scelta delle funzioni di forma. Definizione delle matrici di massa, di rigidezza di elemento. Definizione del vettore dei carichi nodali equivalenti. Processo di assemblaggio. Imposizione delle condizioni al contorno sugli spostamenti. Elementi conformi. Metodi classici per la valutazione delle funzioni di forma.
Introduzione all’utilizzo del codice Autodesk Inventor: modellazione geometrica. Definizione delle caratteristiche dei materiali. Definizione delle condizioni al contorno e del sistema di carichi. Metodi di soluzione. Post-processing dei dati. Applicazione all’analisi strutturale di un sistema/sottosistema aerospaziale.
Testi Adottati
- M.E., Gurtin, An Introduction to Continuum Mechanics, Academic Press, 1981 (per gli argomenti 1, 2, 3 e 5 del programma)- Boley, B.A., Weiner. J.H., Theory of Thermal Stresses, John Wiley & Sons, New York, 1960 (per gli argomenti 4, 5 e 6 del programma)
- Thomas J.R., Hughes, ‘The Finite Element Method – Linear Static and Dynamic Finite Element Analysis,’ Dover, 2000 (per l'argomento 6 del programma)
- T.H.G., Megson, Aircraft Structures for Engineering Students, Arnold, London, 1999 (per l'argomento 6 del programma)
Il materiale didattico utilizzato è indicato di volta in volta dal docente durante le lezioni. Le dispense sono rese disponibili sulla piattaforma Moodle, per agevolarne la fruizione sia da parte degli studenti frequentanti che di quelli non frequentanti. Sulla piattaforma Moodle vengono rese disponibili anche le specifiche del progetto di gruppo che gli studenti devono svolgere durante l'anno, nonché una raccolta delle prove d'esame scritte di appelli precedenti, mirata a fornire agli studenti un valido e realistico banco di prova su cui esercitarsi in vista dell'esame finale.
Bibliografia Di Riferimento
- O., Zienkiewicz, C., Taylor, L., Robert, J.Z., Zhu, The finite element method: its basis and fundamentals, 2005.Modalità Frequenza
La frequenza al corso, seppur consigliata, non è obbligatoria.Modalità Valutazione
La preparazione degli studenti viene valutata tramite una prova scritta di 2 ore e mezza e una prova orale. La prova scritta comprende un esercizio e una o due domande teoriche con risposte aperte, volte a verificare il livello di comprensione effettiva dei concetti e la capacità degli studenti di applicarli in contesti reali. Il superamento della prova scritta è prerequisito per partecipare alla prova orale, che comprende domande teoriche e pratiche relative all'intero programma. Durante la prova orale verrà anche discusso il progetto di gruppo svolto dagli studenti nel corso dell'anno. Un’ampia selezione dei compiti di esame degli anni precedenti è disponibile sul sito del corso. Nella valutazione dell'esame, la determinazione del voto finale terrà conto di alcuni elementi, come ad esempio: livello e qualità della conoscenza degli argomenti; la capacità di analizzare un problema in modo critico; la capacità di applicare teorie e concetti ai contesti reali; l’utilizzo di un lessico appropriato alla disciplina oggetto di studio. scheda docente materiale didattico
Il programma dell’insegnamento è strutturato per fornire agli studenti conoscenze e competenze nell'ambito della progettazione strutturale di componenti aeronautici, tramite metodologie ampiamente utilizzate nella fase di progettazione di dettaglio del velivolo.
Il programma dell’insegnamento è articolato in 36 lezioni frontali (pari a 9CFU) suddivise nelle seguenti sette sezioni principali:
Cinematica del continuo deformabile: Descrizione Euleriana e Lagrangiana del moto. Cinematica del continuo deformabile sotto ipotesi di piccole deformazioni. Tensore velocità di rotazione e tensore velocità di deformazione. Equazione di conservazione della massa.
Dinamica del continuo deformabile: Equazione di bilancio della quantità di moto. Teorema di Cauchy. Bilancio del momento della quantità di moto. Bilancio dell’energia meccanica.
Termodinamica del continuo deformabile: Equazioni di conservazione dell’energia totale e dell’energia termodinamica. Teorema di Stokes per il flusso di calore. Il secondo principio della termodinamica.
Teoria delle relazioni costitutive: Relazioni costitutive di materiali termoelastici. Particolarizzazione delle relazioni costitutive al caso di materiali termoelastici monoclini, ortotropi e isotropi.
Problema termoelastico in strutture di interesse aeronautico: Formulazione termoelastica disaccoppiata. Problema della conduzione del calore e relative condizioni al contorno ed iniziali. Problema della determinazione degli sforzi dovuti all’azione combinata di carichi esterni e carichi termici: la trave di Eulero-Bernoulli, la piastra sottile e i gusci assialsimmetrici. Buckling delle piastre.
Il metodo degli elementi finiti: Formulazione forte e debole del problema termoelastico disaccoppiato. Relazione tra la formulazione forte e debole e trattamento delle condizioni al contorno. Principio dei lavori virtuali. Discretizzazione e definizione delle funzioni di forma. Criteri alla base della scelta delle funzioni di forma. Definizione delle matrici di massa, di rigidezza di elemento. Definizione del vettore dei carichi nodali equivalenti. Processo di assemblaggio. Imposizione delle condizioni al contorno sugli spostamenti. Elementi conformi. Metodi classici per la valutazione delle funzioni di forma.
Introduzione all’utilizzo del codice Autodesk Inventor: modellazione geometrica. Definizione delle caratteristiche dei materiali. Definizione delle condizioni al contorno e del sistema di carichi. Metodi di soluzione. Post-processing dei dati. Applicazione all’analisi strutturale di un sistema/sottosistema aerospaziale.
- Boley, B.A, Weiner. J.H., Theory of Thermal Stresses, John Wiley & Sons, New York, 1960 (per gli argomenti 4, 5 e 6 del programma)
- Thomas J.R., Hughes, ‘The Finite Element Method – Linear Static and Dynamic Finite Element Analysis,’ Dover, 2000 (per l'argomento 6 del programma)
- T.H.G., Megson, Aircraft Structures for Engineering Students, Arnold, London, 1999 (per l'argomento 6 del programma)
- Dispense fornite dal docente (per tutti gli argomenti del programma)
Il materiale didattico utilizzato è indicato di volta in volta dal docente durante le lezioni. Le dispense sono rese disponibili sulla piattaforma Moodle, per agevolarne la fruizione sia da parte degli studenti frequentanti che di quelli non frequentanti. Sulla piattaforma Moodle vengono rese disponibili anche le specifiche del progetto di gruppo che gli studenti devono svolgere durante l'anno, nonché una raccolta delle prove d'esame scritte di appelli precedenti, mirata a fornire agli studenti un valido e realistico banco di prova su cui esercitarsi in vista dell'esame finale.
Programma
L’insegnamento di Analisi di Strutture Aeronautiche rientra nell'ambito delle attività caratterizzanti l' SSD IIND-01/D Costruzioni e strutture aerospaziali.Il programma dell’insegnamento è strutturato per fornire agli studenti conoscenze e competenze nell'ambito della progettazione strutturale di componenti aeronautici, tramite metodologie ampiamente utilizzate nella fase di progettazione di dettaglio del velivolo.
Il programma dell’insegnamento è articolato in 36 lezioni frontali (pari a 9CFU) suddivise nelle seguenti sette sezioni principali:
Cinematica del continuo deformabile: Descrizione Euleriana e Lagrangiana del moto. Cinematica del continuo deformabile sotto ipotesi di piccole deformazioni. Tensore velocità di rotazione e tensore velocità di deformazione. Equazione di conservazione della massa.
Dinamica del continuo deformabile: Equazione di bilancio della quantità di moto. Teorema di Cauchy. Bilancio del momento della quantità di moto. Bilancio dell’energia meccanica.
Termodinamica del continuo deformabile: Equazioni di conservazione dell’energia totale e dell’energia termodinamica. Teorema di Stokes per il flusso di calore. Il secondo principio della termodinamica.
Teoria delle relazioni costitutive: Relazioni costitutive di materiali termoelastici. Particolarizzazione delle relazioni costitutive al caso di materiali termoelastici monoclini, ortotropi e isotropi.
Problema termoelastico in strutture di interesse aeronautico: Formulazione termoelastica disaccoppiata. Problema della conduzione del calore e relative condizioni al contorno ed iniziali. Problema della determinazione degli sforzi dovuti all’azione combinata di carichi esterni e carichi termici: la trave di Eulero-Bernoulli, la piastra sottile e i gusci assialsimmetrici. Buckling delle piastre.
Il metodo degli elementi finiti: Formulazione forte e debole del problema termoelastico disaccoppiato. Relazione tra la formulazione forte e debole e trattamento delle condizioni al contorno. Principio dei lavori virtuali. Discretizzazione e definizione delle funzioni di forma. Criteri alla base della scelta delle funzioni di forma. Definizione delle matrici di massa, di rigidezza di elemento. Definizione del vettore dei carichi nodali equivalenti. Processo di assemblaggio. Imposizione delle condizioni al contorno sugli spostamenti. Elementi conformi. Metodi classici per la valutazione delle funzioni di forma.
Introduzione all’utilizzo del codice Autodesk Inventor: modellazione geometrica. Definizione delle caratteristiche dei materiali. Definizione delle condizioni al contorno e del sistema di carichi. Metodi di soluzione. Post-processing dei dati. Applicazione all’analisi strutturale di un sistema/sottosistema aerospaziale.
Testi Adottati
- M.E., Gurtin, An Introduction to Continuum Mechanics, Academic Press, 1981 (per gli argomenti 1, 2, 3 e 5 del programma)- Boley, B.A, Weiner. J.H., Theory of Thermal Stresses, John Wiley & Sons, New York, 1960 (per gli argomenti 4, 5 e 6 del programma)
- Thomas J.R., Hughes, ‘The Finite Element Method – Linear Static and Dynamic Finite Element Analysis,’ Dover, 2000 (per l'argomento 6 del programma)
- T.H.G., Megson, Aircraft Structures for Engineering Students, Arnold, London, 1999 (per l'argomento 6 del programma)
- Dispense fornite dal docente (per tutti gli argomenti del programma)
Il materiale didattico utilizzato è indicato di volta in volta dal docente durante le lezioni. Le dispense sono rese disponibili sulla piattaforma Moodle, per agevolarne la fruizione sia da parte degli studenti frequentanti che di quelli non frequentanti. Sulla piattaforma Moodle vengono rese disponibili anche le specifiche del progetto di gruppo che gli studenti devono svolgere durante l'anno, nonché una raccolta delle prove d'esame scritte di appelli precedenti, mirata a fornire agli studenti un valido e realistico banco di prova su cui esercitarsi in vista dell'esame finale.
Bibliografia Di Riferimento
- O., Zienkiewicz, C., Taylor, L., Robert, J.Z., Zhu, The finite element method: its basis and fundamentals, 2005.Modalità Frequenza
La frequenza al corso, seppur consigliata, non è obbligatoria.Modalità Valutazione
La preparazione degli studenti viene valutata tramite una prova scritta di 2 ore e mezza e una prova orale. La prova scritta comprende un esercizio e una o due domande teoriche con risposte aperte, volte a verificare il livello di comprensione effettiva dei concetti e la capacità degli studenti di applicarli in contesti reali. Il superamento della prova scritta è prerequisito per partecipare alla prova orale, che comprende domande teoriche e pratiche relative all'intero programma. Durante la prova orale verrà anche discusso il progetto di gruppo svolto dagli studenti nel corso dell'anno. Un’ampia selezione dei compiti di esame degli anni precedenti è disponibile sul sito del corso. Nella valutazione dell'esame, la determinazione del voto finale terrà conto di alcuni elementi, come ad esempio: livello e qualità della conoscenza degli argomenti; la capacità di analizzare un problema in modo critico; la capacità di applicare teorie e concetti ai contesti reali; l’utilizzo di un lessico appropriato alla disciplina oggetto di studio.