Aerostrutture: simulazione, sperimentazione, ottimizzazione e monitoraggio LAQ "AERMEC-Sistemi strutturali aeromeccanici" – AESDO Group

Il Gruppo AESDO svolge attività di ricerca sulle aerostrutture sia in materiale metallico che composito multistrato e sandwich.
L’attività di ricerca è funzionale allo sviluppo di metodi innovativi di progettazione multidisciplinare supportati da verifiche sperimentali.
Le attività del Gruppo fanno massimamente riferimento alla simulazione, all’ottimizzazione, al monitoraggio ed alla sperimentazione.

Simulazione

  • Caratterizzazione di materiali innovativi: sviluppo di semplici modelli in grado di predire le principali proprietà fisiche e meccaniche di cuori honeycomb, corrugati e in schiuma metallica per l’applicazione a strutture sandwich.
  • Modellazione di strutture composite: formulazione, sviluppo e implementazione di teorie (e delle relative soluzioni agli elementi finiti) per l’analisi statica, dinamica, di stabilità e di rottura di strutture multistrato composite e sandwich, danneggiate ed integre. L'attività è svolta in collaborazione con il dr. Alexander Tessler del NASA Langley Research Center (https://rzt.larc.nasa.gov).
  • Simulazione di impatti: sviluppo di modelli per la simulazione di impatti a bassa e media velocità su strutture metalliche e multistrato, composite e sandwich.

Ottimizzazione

  • Ottimizzazione e progetto probabilistico: utilizzo di tecniche di esplorazione del design space, ottimizzazione multi-obiettivo e multi-disciplinare in presenza di variabilità dei dati di progetto, ottimizzazione di sistemi ingegneristici complessi.
  • Collaborative design: studio e applicazione di tecniche di integrazione multi-disciplinare e ottimizzazione in ambienti distribuiti per il progetto di sistemi complessi mediante l'applicazione di metodologie quali Concurrent Subspace Optimization, Collaborative Optimization e Multi-level Integrated System Synthesis.

Monitoraggio

  • Shape sensing: sviluppo e implementazione di tecniche inverse FEM per la ricostruzione, a partire da dati sperimentali, della configurazione sotto carico. L'attività è svolta in collaborazione con il dr. Alexander Tessler del NASA Langley Research Center (https://ifem.larc.nasa.gov).
  • Individuazione del danno: implementazione di tecniche numeriche di individuazione del danno per lo sviluppo di procedure di Structural Health Monitoring.

Sperimentazione

Le attività di sperimentazione sono finalizzate massimamente alla validazione delle attività di simulazione e vengono svolte nel LAQ “AERMEC-Sistemi strutturali aeromeccanici” Sezione aerostrutture.

  • Macchina per prove di trazione INSTRON-8516 (carico statico massimo 120 kN, massima frequenza di carico 100 Hz).
  • Sistema di cannoni ad aria compressa con diverse sezioni (fino a 20 cm di diametro), diverse lunghezze (fino a 10 m), per prove balistiche con proiettili di diversa massa e velocità fino a 300 m/s.
  • Macchina per prove multi-assiali (carico massimo statico 300 kN) su pannelli piani e curvi (dimensione utile massima 1 m x 1 m) con possibilità di aggiungere carico di pressurizzazione (fino a 1.5 bar).
  • Shakers elettromeccanici (fino ad un carico massimo di 8 kN).
  • Vibrometro LASER a scansione.
  • Sistemi di acquisizione LMS SCADAS III (con software Testlab) e HBM MGC PLUS (con software CATMAN).

Per ciascuna delle tematiche, il collegamento tra modellazione numerica e validazione sperimentale è marcato e il LAQ “AERMEC-Sistemi strutturali aeromeccanici” Sezione aerostrutture è il luogo privilegiato per lo svolgimento di entrambe.
Il Gruppo ha acquisito anche una consolidata esperienza nell’uso di codici commerciali, quali PATRAN, NASTRAN, DYTRAN, ABAQUS, ANSYS, RADIOSS, I-SIGHT e nella prototipizzazione di codici di calcolo prevalentemente in ambiente MATLAB.



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