CdSINGEGNERIA AEROSPAZIALE
Codice456II
CFU6
PeriodoSecondo semestre
LinguaItaliano
| Moduli | Settore/i | Tipo | Ore | Docente/i | |
| METODI DI PROGETTO DI STRUTTURE AERONAUTICHE | ING-IND/04 | LEZIONI | 60 |
|
Il corso si propone di fornire agli studenti le conoscenze di base relative al metodo agli elementi finiti ed illustrarne l’applicazione nell’ambito di problematiche di analisi e di progetto delle strutture aeronautiche.
The course aims to provide students with the basic knowledge related to the finite element method and to illustrate its application in the field of analysis and design problems of aeronautical structures.
Durante le esercitazioni sarà valutato il grado di apprendimento degli aspetti teorici trattati.
During exercises the degree of learning of the theoretical aspects will be evaluated.
Alla fine del corso gli studenti saranno in grado di:
- Effettuare le fasi di pre-processing, solving and post-processing di analisi agli elementi finiti tipiche delle strutture aeronautiche.
- Organizzare con consapevolezza il progetto di analisi agli elementi finiti di tipici componenti aeronautici.
At the end of the course the students will be able to:
- Carry out the pre-processing, solving and post-processing phases of the finite element analysis typical of aeronautical structures.
- Organize with awareness the finite element analysis project of typical aeronautical components.
Durante le esercitazioni sarà verificata, singolarmente per ogni studente, la capacità di portare a fine l’analisi agli elementi finiti proposta.
During the exercises will be verified, individually for each student, the ability to manage the finite element analysis proposed.
Alla fine del corso gli studenti avranno:
- Sviluppato maggiore capacità di collegamento tra nozioni acquisite in corsi diversi riguardo alle strutture aeronautiche.
- Sviluppato maggiore capacità critica davanti a problemi di analisi strutturale.
At the end of the course the students will have:
- Developed greater ability to connect concepts acquired in different courses regarding aeronautical structures.
- Developed greater critical capacity in front of structural analysis problems.
Durante le esercitazioni sarà stimolata la capacità propositiva di ciascuno studente davanti a problemi di analisi strutturale.
During the exercises, the critical capacity of each student will be promoted in front of problems of structural analysis.
Gli studenti dovrebbero avere una conoscenza adeguata delle teorie di analisi strutturale di componenti aeronautici.
Students should have an adequate knowledge of the structural analysis theories of aeronautical components.
Il corso si articola in lezioni ed esercitazioni pratiche al calcolatore secondo il seguente programma:
Basi del metodo agli elementi finiti
Panoramica del corso. Storia del metodo agli elementi Finiti. Il metodo della rigidezza diretta. Elementi monodimensionali.
Generalizzazione del metodo
Elasto-statica lineare tridimensionale. Formulazione variazionale. La soluzione del Metodo agli Elementi Finiti: analisi dei passi fondamentali. Funzioni di forma. Formulazione variazionale di elementi monodimensionali. Lo stato piano di tensione e l’elemento triangolare piano. Generalizzazione dei concetti agli elementi piani. Formulazione isoparametrica.
Elementi solidi tridimensionali. Cenni di analisi funzionale e generalizzazione della formulazione variazionale. Metodo di Galerkin. Errori e criteri di convergenza. Elementi guscio. Difetti di alcuni elementi e tecniche fondamentali per migliorare le prestazioni degli elementi.
Applicazioni ingegneristiche
Linee guida generali per l'impostazione di analisi agli elementi finiti. Pianificazione dell’analisi. Il contesto strutturale. Scopo e natura dell’analisi. Contesto e requisiti per la soluzione.
Linee guida per la definizione di modelli strutturali per analisi ad elementi finiti. Rappresentazione strutturale e strategia di modellazione. Definizione della griglia (mesh) di base. Modellazione di caratteristiche locali. Selezione di elementi specifici. Condizioni al contorno cinematiche.
Esempi di modellazione di strutture aeronautiche: modelli per ottimizzazione in campo aeronautico; modelli per la progettazione. Analisi statica di una struttura alare.
Esercitazioni
Panoramica dei programmi MSC.PATRAN (modellazione ed elaborazione risultati) e MSC.NASTRAN (solutore FEM). Elementi monodimensionali e travature reticolari: esempi di travature con carico distribuito, sconnessione gradi di libertà. Problemi piani (plane stress); elementi piani; tecniche di costruzione delle griglie di calcolo (Mesh). Organizzazione del modello. Gruppi e tecniche di visualizzazione. Modellazione con elementi solidi tridimensionali, presentazione ed interpretazione dei risultati. Modellazione di strutture in parete sottile.
The course is divided into lectures and practical exercises on the computer according to the following program:
Basis of the finite element method
Course overview. History of the Finite Element Method. The method of direct stiffness. One-dimensional elements.
Generalization of the method
Three-dimensional linear elasto-static theory. Variational formulation. The solution of the Finite Element Method: analysis of the fundamental steps. Shape functions. Variational formulation of one-dimensional elements. The plane stress state and the plane triangular element. Generalization of concepts to other plane elements. Isoparametric formulation.
Solid three-dimensional elements. Overview of functional analysis and generalization of the variational formulation. Galerkin method. Errors and convergence criteria. Shell elements. Defects of some elements and fundamental techniques to improve the performance of the elements.
Engineering applications
General guidelines for setting up finite element analysis. Analysis planning. The structural context. Purpose and nature of the analysis. Context and requirements for the solution.
Guidelines for the definition of structural models for finite element analysis. Structural representation and modeling strategies. Definition of the basic grid (mesh). Modeling of local characteristics. Selection of specific elements. Kinematic boundary conditions.
Examples of aeronautical modeling: models for aeronautical optimization; models for design. Static analysis of a wing structure.
Exercises
Overview of the programs MSC.PATRAN (modeling and processing results) and MSC.NASTRAN (FEM solver). One-dimensional elements and trusses: examples of beams with distributed load, disconnection degrees of freedom. Plane problems (plane stress); plane elements; meshing techniques. Model organization. Groups and visualization techniques. Modeling with three-dimensional solid elements, presentation and interpretation of results. Modeling of thin-walled structures.
Note delle lezioni e materiali di studio a cura del docente; ulteriori riferimenti bibliografici per l’approfondimento di alcuni temi vengono forniti durante il corso.
Notes and study materials by the instructor; further bibliographical references for the study of some topics are provided during the course.
L'esame consiste in una prova orale comprendente la risoluzione di uno o più problemi e la discussione di argomenti attinenti al corso.
The exam consists of an oral test including the resolution of one or more problems and the discussion of topics related to the course.