(DESIGN OF COMPOSITE AEROSTRUCTURES)
CdSINGEGNERIA AEROSPAZIALE
Codice1003I
CFU6
PeriodoSecondo semestre
LinguaInglese
| Moduli | Settore/i | Tipo | Ore | Docente/i | |
| PROGETTAZIONE DI AEROSTRUTTURE IN MATERIALE COMPOSITO | ING-IND/04 | LEZIONI | 60 |
|
Il corso ha come obiettivo primario di fornire allo studente la capacità di identificare e applicare idonei metodi di analisi e adeguate strategie di progettazione a strutture di impiego aeronautico realizzate in materiale composito.
Dopo aver completato il corso gli studenti saranno in grado di
- calcolare la risposta elastica dei laminati
- identificare prove sperimentali per misurare le proprietà necessarie per le analisi e la progettazione
- identificare i meccanismi di danneggiamento dei materiali e delle strutture
- spiegare gli effetti dei fattori ambientali e del danneggiamento sulle proprietà e sulla resistenza delle strutture in composito
- identificare i meccanismi di cedimento dei laminati
- selezionare i criteri per valutare la resistenza dei laminati;
The course has the primary objective of providing the student with the ability to identify and apply suitable analysis methods and adequate design strategies to aircraft composite structures.
After completing the course students will be able to
- calculate the elastic response of the laminates
- identify experimental tests to measure the properties needed for design and analysis
- identify the damage mechanisms of materials and structures
- explain the effects of environmental factors and damage on the properties and strength of composite structures
- identify the failure mechanisms of the laminates
- select the criteria to evaluate the resistance of the laminates.
Durante l’esame finale
During the final exam
Dopo aver completato il corso gli studenti saranno in grado di
- analizzare elementi strutturali in composito (travi, piastre, pannelli irrigiditi e strutture sandwich);
- selezionare concetti strutturali per componenti aeronautici in composito, definirne il layout, effettuare un dimensionamento preliminare e pianificare analisi di dettaglio;
- discutere i requisiti di certificazione per le strutture in composito e illustrarne l'impatto sulla progettazione, l'analisi e la qualifica dei componenti di una aerostruttura
After completing the course students will be able to
- analyse structural composite elements (beams, plates, stiffened panels, sandwich structures)
- select structural concepts for aeronautical composite components, define their layout, carry out a preliminary sizing and plan detailed analyses
- discuss the certification requirements for composite structures and illustrate their impact on the design, analysis, and qualification of the components of an aerostructure
Durante l’esame finale
During the final exam
Alla fine del corso gli studenti saranno in grado di
- Discutere ipotesi e limitazioni dei metodi di analisi strutturale e di progetto proposti
- Fornire la corretta interpretazione fisica di modelli e teorie
- Analizzare in modo critico i risultati ottenuti nell’affrontare problemi di progettazione di aerostrutture in composito alla luce delle approssimazioni introdotte e dei metodi adottati.
At the end of the course students will be able to
- discuss hypotheses and limitations of the proposed structural and design analysis methods
- provide the correct physical interpretation of models and theories
- analyse critically the results obtained in dealing with design problems of composite aerostructures considering the approximations introduced and the methods adopted.
Durante l’esame finale
During the final exam
Ci si aspetta che gli studenti che accedono al corso siano in grado di:
- valutare gli effetti delle differenti tecnologie di produzione sulla geometria, la qualità e le proprietà fisiche di parti realizzate in materiale composito.
- applicare i metodi di analisi relativi alle strutture metalliche forniti dal corso (propedeutico) di Aerospace Structures.
Students entering the course are expected to be able to:
- evaluate the effects of different production technologies on the geometry, quality, and physical properties of composite parts.
- apply the metal structures analysis methods learned during the (preparatory) course of Aerospace Structures.
L'orario del corso prevede attività in aula per cinque ore a settimana. L'orario ufficiale si trova sul sito web della Scuola di Ingegneria
Il corso è organizzato in lezioni ed esercitazioni pratiche in aula informatica. Le lezioni saranno dedicate alla presentazione del materiale teorico. Le esercitazioni saranno dedicate all'illustrazione e alla soluzione di problemi applicativi; alcune di esse si svolgeranno al calcolatore utilizzando programmi di calcolo agli elementi finiti (SIMULIA ABAQUS).
Il corso è organizzato in modo da massimizzare le opportunità di apprendimento durante le lezioni (e le esercitazioni) per cui ci si aspetta che gli studenti seguano le lezioni con regolarità e vi prendano parte in modo attivo.
The course timetable includes classroom activities for five hours a week (official timetable can be found on the website of the School of Engineering).
The course is organized in lectures and practical exercises in the computer classroom. The lessons will be dedicated to the presentation of the theoretical material. The exercises will be dedicated to the illustration and solution of application problems; some of them will take place on the computer using finite element programs (SIMULIA ABAQUS).
The course is organized in a way that maximizes learning opportunities during the lessons (and exercises) so students are expected to attend lessons regularly and participate actively.
Il corso è strutturato in 6 macro argomenti:
- Introduzione
- Obiettivi, metodi e contenuti del corso
- Tecnologie di fabbricazione delle strutture in composito per applicazioni aeronautiche
- Peculiarità dei materiali compositi strutturali e confronto con i materiali metallici
- Analisi e progettazione strutturale in ambito aeronautico
- Metodi di analisi dei laminati
- Definizioni
- Meccanica della lamina
- Meccanica dei laminati
- Meccanismi di cedimento e resistenza dei laminati
- Resistenza statica dei laminati
- Proprietà meccaniche
- Effetti Ambientali
- Delaminazioni
- Sensibilità al danno da impatto e resistenza post impatto
- Metodi di analisi e valutazione della resistenza di strutture in composito
- Piastre e analisi della stabilità
- Elementi strutturali monodimensionali
- Pannelli irrigiditi
- Strutture Sandwich
- Progettazione preliminare e di dettaglio
- Proprietà meccaniche preliminari e ammissibili di progetto
- Linee guida per la progettazione
- Dimensionamento iniziale
- Progettazione di dettaglio
- Aspetti certificativi delle strutture in composito}
- Requisiti, normative e metodi per dimostrare il rispetto delle norme
- Materiali e metodi di fabbricazione
- Convalida dei metodi di progettazione e approccio “Building Block”
- Verifica statica
- Verifiche a fatica e tolleranza del danno
The course is structured in 6 macro-topics:
- Introduction
- Objectives, methods, and content of the course
- Manufacturing technologies for composite structures for aeronautical applications
- Peculiarities of structural composite materials and comparison with metals
- analysis and structural design in aeronautics
- Analysis methods for laminates
- definitions
- ply mechanics
- Mechanics of laminates
- Mechanisms of failure and resistance of the laminates
- Static resistance of laminates
- Mechanical properties
- Environmental effects
- delaminations
- Sensitivity to impact damage and post-impact resistance
- Methods of analysis
- Plates and stability analysis
- One-dimensional structural elements
- Stiffened panels
- Sandwich structures
- Preliminary and detailed design
- Preliminary design values and allowables
- Guidelines for design
- Initial sizing
- Detailed design
- Certification aspects of composite structures
- Requirements, regulations and methods to demonstrate compliance
- Materials and manufacturing methods
- Validation of design methods and "Building Block" approach
- Static verification
- Fatigue and damage tolerance verification
Materiale didattico fornito dal docente tramite piattaforma e-learn.
Christos Kassapoglou, Design and Analysis of Composite Structures: With Applications to Aerospace Structures, 2013, John Wiley & Sons Ltd Online ISBN:9781118536933 |DOI:10.1002/9781118536933
Christophe Bouvet, Mechanics of Aeronautical Composite Materials, 2017, John Wiley & Sons Ltd Online ISBN:9781119459057 |DOI:10.1002/9781119459057
Teaching material provided by the teacher via the e-learn platform.
Christos Kassapoglou, Design and Analysis of Composite Structures: With Applications to Aerospace Structures, 2013, John Wiley & Sons Ltd Online ISBN:9781118536933 |DOI:10.1002/9781118536933
Christophe Bouvet, Mechanics of Aeronautical Composite Materials, 2017, John Wiley & Sons Ltd Online ISBN:9781119459057 |DOI:10.1002/9781119459057
Il materiale didattico usato durante le lezioni può essere parzialmente rielaborato di anno in anno. Coloro che non possono frequentare le lezioni sono invitati a tenersi aggiornati e a consultare il docente.
The teaching material used during the lessons can be partially revised from year to year. Students who cannot attend the lessons are invited to keep up to date and to consult the professor.
L’esame consiste in una prova orale durante la quale il candidato dovrà discutere possibili approcci ad un problema di progettazione/analisi di un componente strutturale in composito mettendo in evidenza problematiche specifiche, metodi, strumenti, risultati attesi e criticità rispetto all’impiego in campo aeronautico.
The exam consists of an individual interview. During the exam, the candidate will discuss possible approaches to a design/analysis problem of a composite structural component. The candidate is expected to highlight specific problems, methods, tools, expected results and critical issues with respect to the use of the component in an airframe.