42366 - DINAMICA STRUTTURALE E AEROELASTICITA' LS

Conoscenze e abilità da conseguire

Capacita' di definire e risolvere modelli analitici semplificati per lo studio della dinamica di strutture continue tridimensionali. Capacita' di analizzare criticamente le caratteristiche geometriche e i parametri fisici che influenzano le proprieta' dinamiche di un sistema meccanico in genere. Definire modelli analitici semplificati per lo studio preliminare delle caratteristiche aeroelastiche (statiche e dinamiche) di strutture di impiego aeronautico.

Contenuti

 I Parte: Lezioni ed esercitazioni di Dinamica Strutturale

1. Schematizzazione ingegneristica dei sistemi dinamici.
2. Gradi di libertà vibrazionali di strutture continue e discretizzate.
3. Richiami e analisi delle soluzioni analitiche relative all'oscillatore semplice.
4. Applicazione del teorema dei lavori virtuali e del teorema di Lagrange per la scrittura delle equazioni del moto di sistemi elastici.
5. Presentazione preliminare del metodo del "Quoziente di Rayleigh".
6. Sistemi discreti a "n" gradi di libertà: equazioni del moto, equazione caratteristica. Analisi modale di sistemi discreti.
7. Sistemi continui: la corda vibrante, la membrana vibrante, la trave vibrante, la piastra vibrante.
8. Analisi modale di sistemi continui: proprietà algebriche del "Quoziente di Rayleigh".
9. Formulazione integrale del problema agli autovalori (il metodo delle funzioni assunte).
10. Metodi Energetici: il metodo di Rayleigh–Ritz, il metodo di Faedo–Galerkin (statica) e il metodo di Faedo–Galerkin–Kantorovich (dinamica).

 

 II Parte: Lezioni ed esercitazioni di Aeroelasticità

 

1. Descrizione preliminare dei principali fenomeni aeroelastici: divergenza, ridistribuzione dei carichi, efficienza ed inversione del comando, buffeting, flutter.
2. Divergenza torsionale di ali diritte di elevato allungamento: soluzione analitica del problema.
3. Metodi energetici per lo studio della divergenza torsionale di ali diritte di elevato allungamento.
4. Effetti aeroelastici sulla distribuzione di portanza simmetrica per ali diritte di elevato allungamento.
5. Effetti aeroelastici sulla distribuzione di portanza antisimmetrica per ali diritte di elevato allungamento.
6. Definizione e calcolo della efficacia e della condizione di inversione del comando di alettone.
7. Ali a freccia di elevato allungamento: descrizione analitica dell'accoppiamento tra torsione e flessione dell'ala.
8. Esame di soluzioni semplificate per il calcolo della pressione dinamica di divergenza per ali a freccia.
9. Condizioni di stabilita' aeroelastica statica per un'ala a freccia. Cenni al problema della ridistribuzione dei carichi per ali a freccia.
10. Descrizione dettagliata ed interpretazione del fenomeno fisico del flutter di superfici portanti.
11. Calcolo delle forze aerodinamiche in condizioni di moto non stazionario: il metodo della funzione di ritardo di Wagner.
12. Metodo di Theodorsen per lo studio del flutter di un segmento rigido di ala a due gradi di libertà.
13. Analisi del flutter con il metodo dei modi assunti: esame di alcune situazioni tipiche.
14. Analisi del flutter con metodi numerici: equazione matriciale del flutter.
15. Metodi di risoluzione iterativi della equazione del flutter: il metodo p-k. Cenni al metodo diretto per la risoluzione della equazione del flutter.
    

Testi/Bibliografia

Dynamics of structures – R.W. Clough, J. Penzien, Ed. McGraw-Hill, 1975

Aeroelasticity – R. L. Bisplinghoff, H. Ashley and R. L. Halfman, 1996

An introduction to the theory of aeroelasticity – Y.C. Fung, 1993

Principi di aeroelasticità – G. Chiocchia, Levrotto & Bella, Torino, 1990

Lezioni di aeroelasticità – Appunti del corso tenuto dal Prof. A. Frediani, Pisa

Metodi didattici

Lezioni ed esercitazioni tenute per intero dal docente. In particolare, durante le esercitazioni, che consistono nello svolgimento da parte del docente di esempi applicativi delle nozioni di teoria, gli studenti vengono sollecitati ad analizzare in modo critico i vari metodi di analisi e i risultati con essi ottenuti.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame finale del corso si divide in due parti che si svolgono durante uno stesso giorno. Durante la prima parte della prova di esame vengono assegnati due esercizi scritti dei quali tipicamente il primo si riferisce ad un problema di dinamica strutturale e il secondo ad un problema di aeroelasticità (statica o dinamica). In questa fase lo studente può far uso di materiale didattico qualora lo ritenga necessario. Nella seconda parte della prova di esame, si discutono i risultati degli esercizi ottenuti dallo studente e vengono poste alcune domande di teoria per verificare le conoscenze acquisite sulla generalità dei contenuti del corso.
Il criterio di base della valutazione consiste nella verifica delle conoscenze acquisite dallo studente in relazione agli obiettivi e i contenuti dell'insegnamento oltre a ciò vengono valutate le capacita' critiche, di modellizzazione e di calcolo che costituiscono parte fondamentale del bagaglio professionale di un ingegnere specialista.

Strumenti a supporto della didattica

Appunti e diapositive delle lezioni preparate dal docente. Fogli di calcolo preparati dal docente per l'esecuzione in aula di alcune semplici esercitazioni di dinamica strutturale. Programma agli elementi finiti (disponibile presso la struttura universitaria) per la esecuzione di alcuni esempi guidati di analisi modale di strutture continue.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Mario Rosario Chiarelli