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Tesi etd-04102008-103419


Thesis type
Tesi di laurea vecchio ordinamento
Author
DUCCINI, GIANNI
URN
etd-04102008-103419
Title
Strumenti e metodi di progetto innovativi per strutture aeronautiche in materiale composito
Struttura
INGEGNERIA
Corso di studi
INGEGNERIA AEROSPAZIALE
Commissione
Relatore Lazzeri, Luigi
Relatore Ing. Fanteria, Daniele
Parole chiave
  • materiali compositi
  • progetto ottimizzato
  • progetto probabilistico
  • pannello irrigidito
  • algoritmi genetici
  • modelli surrogati
  • response surfaces
  • strutture aeronautiche
  • GENOA
  • modeFRONTIER
  • NASTRAN
Data inizio appello
30/04/2008;
Consultabilità
completa
Riassunto analitico
Il considerevole incremento dell&#39;impiego di materiali compositi<br>nelle strutture aeronautiche,in sostituzione dei<br>materiali metallici, introduce nuove problematiche a livello del<br>progetto strutturale.<br>Si rende necessario gestire nuove variabili di progetto relative ai<br>materiali, alcune di tipo discreto, nasce quindi l&#39;esigenza di<br>metodi di progetto ottimizzato innovativi, in grado di gestire<br>e sfruttare pienamente le caratteristiche dei materiali compositi.<br><br>Gli algoritmi genetici sono una possibile risposta a tale<br>esigenza, ma presentano l&#39;inconveniente di richiedere un elevato numero di<br>analisi strutturali, costose dal punto di vista<br>computazionale. Per applicare tali algoritmi con tempi di<br>esecuzione adeguati, è utile ricorrere a modelli di calcolo strutturale di tipo surrogato,<br>costituiti da equazioni risolubili in forma chiusa, con considerevoli riduzioni dei tempi di calcolo.<br><br>Tra i diversi modelli surrogati, nella tesi viene preso in esame<br>il ``Response Surface Approximation&#39;&#39;, che viene applicato per<br>valutare il carico critico di instabilità a compressione di una<br>piastra in materiale composito, al variare della percentuale delle lamine nei diversi orientamenti.<br><br>Successivamente vengono presi in considerazione gli algoritmi genetici,<br>in particolare viene sviluppata una applicazione, all&#39;interno del software modeFRONTIER,<br>dell&#39;algoritmo MOGA-II finalizzata alla determinazione della configurazione<br>ottimale di un pannello irrigidito in materiale composito, rappresentativo di una struttura alare primaria.<br>Le analisi richieste vengono effettuate sia mediante un modello surrogato, opportunamente costruito,<br>che con il metodo degli elementi finiti. L&#39;impiego del modello surrogato consente di dimezzare i tempi di<br>esecuzione, mentre le configurazioni ottimali ottenute nei due casi sono paragonabili.<br><br>Un secondo aspetto legato all&#39;uso dei materiali compositi è che i<br>processi tecnologici, le condizioni ambientali e il danneggiamento<br>da impatto influenzano i valori delle proprietà di rigidezza e<br>resistenza, che, pertanto, sono affetti da incertezze.<br>Per tenere conto di tali incertezze nel progetto si utilizzano fattori di<br>correzione dei valori delle proprietà dei materiali (knockdown<br>factors), che possono rivelarsi più o meno conservativi.<br>Un approccio alternativo è costituito dal progetto probabilistico, in<br>cui le grandezze affette da incertezza sono trattate come<br>variabili di tipo aleatorio, definite in modo statistico.<br><br>Nella tesi vengono presi in esame diversi metodi di progetto di tipo<br>probabilistico. I metodi ``Response Surface Approximation&#39;&#39; e F.O.R.M.<br>(First Order Reliability Method) vengono utilizzati, il primo programmato in linguaggio<br>MATLAB e il secondo sfruttandone l&#39;implementazione in ambiente GENOA,<br>per l&#39;analisi probabilistica della resistenza a trazione di una piastra in materiale composito.<br>Per l&#39;elevato numero di analisi richieste entrambi i metodi fanno<br>ricorso a modelli surrogati.<br><br>I risultati ottenuti con i due approcci sono soddisfacenti in termini di valori medi<br>anche se si riscontrano differenze nelle deviazioni standard delle distribuzioni di<br>probabilità del carico di rottura.<br>
File