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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2014/2015
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 089313 - MODELLAZIONE DI STRUTTURE AEROSPAZIALI
Docente Morandini Marco
Cfu 6.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - BV (350) INGEGNERIA AEROSPAZIALE* AZZZZ089313 - MODELLAZIONE DI STRUTTURE AEROSPAZIALI

Programma dettagliato e risultati di apprendimento attesi

 

Obiettivi e contenuti del corso

Obiettivo formativo principale

Il corso si propone di estendere e inquadrare le basi di meccanica dei continui acquisite nei corsi precedenti, allo scopo di fornire gli strumenti necessari ad affrontare il problema della modellazione di strutture aerospaziali e della soluzione approssimata del corrispondente problema elastico mediante l'utilizzo del metodo degli elementi finiti. Sarà affrontato il problema della modellazione di solidi e di strutture composte da elementi idealizzati come travi e piastre, evidenziando i limiti di applicabilità dei differenti modelli. Il metodo degli elementi finiti sarà particolarizzato per i differenti modelli presentati.

 

Obiettivi formativi metodologici

Acquisizione delle competenze necessarie ad affrontare il problema della modellazione di strutture aerospaziali e della verifica della validità del modello. Miglioramento delle capacità di ricerca e consultazione di documentazione tecnica.

 

Obiettivi formativi secondari

Miglioramento delle capacità di modellazione, analisi e discussione dei risultati per problemi strutturali mediante la soluzione di elaborati obbligatori. Miglioramento delle capacità di presentazione mediante la stesura di relazioni di calcolo per gli elaborati proposti. Miglioramento delle capacità di discussione critica e presentazione dei risultati mediante la discussione degli elaborati nell'ambito della parte orale dell'esame. Miglioramento della capacità di comunicazione orale mediante la parte orale dell'esame.

 

 

Descrizione degli argomenti trattati

  1. Modellazione: concetto di modello strutturale; idealizzazione geometrica, carichi, condizioni al contorno essenziali e naturali, materiali; incertezze di modellazione. Vettore sforzo, tensore degli sforzi e relazione di Cauchy; tensore di deformazione. Sforzi e deformazioni principali; equazioni indefinite di equilibrio; legge costitutiva isotropa. Cenni a materiali ortotropi. Stati piani di sforzo e deformazione; stato assiale di deformazione.
  2. Principio dei lavori virtuali: forme specializzate per

a)       solido;

b)       trave con e senza deformabilità a taglio;

c)       trave con torsione non uniforme;

d)       piastra con e senza deformabilità a taglio.

  1. Prisma di De Saint Venant. Modello cinematico di trave con deformazione a taglio (modello di Timoshenko). Incongruenza del modello cinematico per la deformazione a taglio: fattore di taglio. Particolarizzazione del modello al caso di rigidezza infinita a taglio (modello di Eulero-Bernoulli). Snellezza di una trave. Richiami di instabilità. Trave soggetta a torsione non uniforme o vincoli all'estremità: modello di Vlasov.
  2. Piastre: azioni membranali e flessionali. Equazioni indefinite di equlibrio. Condizioni al contorno. Modello cinematico con deformazione a taglio (modello di Mindlin). Particolarizzazione per il caso di rigidezza infinita a taglio trasversale: piastra di Kirchhoff. Cenni di instabilità delle piastre.
  3. Strutture simmetriche: simmetrie per riflessione, traslazione, rotazione; sistemi di carico simmetrici e antisimmetrici; simmetria e antisimmetria della risposta, condizioni al contorno.
  4. Il metodo degli elementi finiti:

a)       riduzione delle dimensioni del problema elastico a un numero finito di incognite mediante l'utilizzo di funzioni interpolanti; gli elementi finiti come applicazione dei principi variazionali a un modello con spostamenti interpolati; assemblaggio; condizioni al contorno; applicazione di vincoli semplici; soluzione del problema discretizzato. Condizioni di completezza e compatibilità;

b)       modelli per condizioni al contorno complesse: equazioni di vincolo e moltiplicatori di Lagrange; MPCs;

c)       elementi isoparametrici: funzioni interpolanti lineari e quadratiche, mono- bi- e tri-dimensionali; elementi triangolari e tetraedrici;

d)       elementi solidi, di trave e di piastra, con e senza deformabilità a taglio; funzioni interpolanti Hermitiane; irrigidimento numerico (locking) da incomprimibilità, taglio, deformazione per flessione, deformazione membranale.   

 

 

 

 


Note Sulla Modalità di valutazione

 Modalità didattiche:

Lezione e spiegazioni; attività di esercitazione; attività di laboratorio in aula informatica; attività personale per la preparazione degli elaborati richiesti per la verifica dell'apprendimento.

 Precedenze:

composizione: Fondamenti di meccanica strutturale.

verbalizzazione: Meccanica razionale, Calcolo numerico e complementi di analisi

Modalità di verifica:

Allo studente è richiesta la stesura e la consegna di elaborati, da svolgere nell'ambito delle ore previste per l'attività progettuale. E' previsto una prova orale obbligatoria su tutti gli argomenti del corso, che potrà comprendere la discussione degli elaborati presentati.


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaK-J. Bathe, Finite element procedures in engineering analysis, Editore: Prentice-Hall, Anno edizione: 1982
Risorsa bibliografica facoltativaO. C. Zienkiewicz and R. L. Taylor, The Finite Element Method Fifth edition Volume 1: the Basis, Editore: Butterworth-Heinmann, Anno edizione: 2000 http://www.engineeringvillage.com/controller/servlet/Controller?EISESSION=1_1843a751323e06adf371cdses2&CID=expertSearchAbstractFormat&SEARCHID=df48c41323bd0302a2ab4prod4data2&DOCINDEX=1&database=131072&format=expertSearchDetailedFormat
Risorsa bibliografica facoltativaO. C. Zienkiewicz and R. L. Taylor, The Finite Element Method Fifth edition Volume 2: Solid Mechanics, Editore: Butterworth-Heinmann, Anno edizione: 2000 http://www.engineeringvillage.com/controller/servlet/Controller?CID=expertSearchAbstractFormat&SEARCHID=df48c41323bd0302a2ab8prod4data2&DOCINDEX=1&database=131072&format=expertSearchDetailedFormat
Risorsa bibliografica facoltativaW.C. Young, Roark's Formulas for Stress and Strain, 6th ed., Anno edizione: 1989 http://site.ebrary.com/lib/milano/Doc?id=10180048
Risorsa bibliografica facoltativaO. A. Bauchau and J. I. Craig, Structural Analysis: With Applications to Aerospace Structures, Editore: Springer, Anno edizione: 2009
Risorsa bibliografica facoltativaLeone Corradi Dell'Acqua, Meccanica delle Strutture vol. 2, Editore: Mc Graw-Hill, Anno edizione: 1993

Mix Forme Didattiche
Tipo Forma Didattica Ore didattiche
lezione
28.0
esercitazione
13.5
laboratorio informatico
10.0
laboratorio sperimentale
0.0
progetto
0.0
laboratorio di progetto
40.0

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
schedaincarico v. 1.6.5 / 1.6.5
Area Servizi ICT
03/12/2020