NUCLEO DI COMPETENZE
• Sviluppo modelli e procedure per l’analisi strutturale
• Buckling e post-buckling di strutture in composito
• Sviluppo metodi per la predizione del comportamento di strutture in composito caratterizzate dalla presenza e dalla evoluzione del danno intralaminare ed interlaminare
• Approcci multiscala di tipo global/local per la connessione di sottostrutture diversamente modellizzate (elementi finiti)
• Ottimizzazione multiobiettivo di strutture in composito damage resistant e damage tolerant
• Progettazione (preliminare e di dettaglio) di strutture aerospaziali.
CAPACITA' APPLICATIVE
L’utilizzo dei materiali compositi per la realizzazione di strutture consente di ottenere notevoli vantaggi quali la riduzione del peso, l’incremento della resistenza del componente nelle direzioni di applicazione del carico, la riduzione del numero di parti; introduce però difficoltà nella fase di progettazione legate principalmente alla non isotropia del materiale, le cui proprietà infatti dipendono non solo dai costituenti (fibra/matrice) ma anche dal processo di produzione, alla eterogeneità dei modi di rottura (danno intralaminare ed interlaminare) ed alla graduale degradazione delle proprietà del materiale indotta da condizioni ambientali (umidità) o da carichi ciclici (fatica). Severi fattori di sicurezza vengono pertanto imposti dalla normativa vigente per la progettazione di stutture aeronautiche in materiale composito i quali limitano i possibili benefici legati all’utilizzo di questi materiali. Il Laboratorio di Analisi e Progettazione Aerostrutturale si propone quindi di sviluppare modelli e procedure di analisi innovativi, affidabili ed accurati in modo da poter progettare strutture in materiale composito maggiormente performanti e sicure.
Le capacità applicative del laboratorio includono:
• Sviluppo di modelli/procedure numeriche (elementi finiti) per l’analisi del comportamento di strutture aerospaziali in materiale composito che tendano verso una rappresentazione il più possibile accurata delle fenomenologie caratterizzanti le strutture in composito (quali ad esempio i modi di rottura) ma che comunque minimizzino i tempi computazionali in maniera tale da essere applicabili nella progettazione di strutture reali.
• Sviluppo ed implementazione di approcci e procedure progettuali (preliminare e di dettaglio) per il dimensionamento di componenti aerospaziali ottimizzati sia in termini di peso che di rispondenza ai requisiti di progetto e a quelli certificativi.
ESPERIENZE MATURATE
• Modellizzazione e sviluppo metodi in codici agli elementi finiti, per l’analisi di strutture in composito in presenza di danno: insorgenza ed evoluzione di danni intralaminari (fibra/ matrice), propagazione di delaminazioni ed interazioni tra le due diverse tipologie di danno sotto l’azione di carichi statici (buckling, post-buckling) e carichi ciclici.
• Sviluppo di modelli analitico/numerici “fast”, per la predizione del comportamento di strutture in composito, relativi alle condizioni di innesco e di inizio propagazione di delaminazioni.
• Realizzazione di tool per la progettazione preliminare di strutture in materiale composito tolleranti e resistenti al danno (ottimizzazione multi-obiettivo ed analisi probabilistica).
• Sviluppo ed implementazioni di modelli per l’analisi di compositi con rinforzo nella direzione fuori dal piano.
• Progettazione preliminare e di dettaglio di componenti strutturali per business aviation (alettoni, pannelli irrigiditi) in composito avanzato (Resin Transfer Moulding, Liquid Infusion).
Progetti di riferimento
• MAAXIMUS - More Affordable Aircraft through Extended, Integrated and Mature nUmerical Sizing
• CESAR – Cost Effective small aircraft
• DAMOCLES – Definizione sviluppo ed implementazione di metodologie damage management per struttura in composito.
• VITAS – progetto di ricerca aeronautica su aree tecnologiche di aerodinamica e strutture in composito.
• MACMES - progetto che si inserisce nell’ambito nella gestione dei meccanismi di danneggiamento nei materiali compositi per applicazioni aeronautiche
• GLFEM - generic linking of Finite Element Models
• EDAVCOS - Efficient design and verification of composite structures
• BOJCAS - Sviluppo e validazione di metodologie per analisi di strutture in composito giuntate meccanicamente
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