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DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA AERONAUTICA E DEI TRASPORTI Università di Palermo

Napoli, 8 Febbraio 2005

DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA AERONAUTICA E DEI TRASPORTIUniversity of Palermo

COFIN 2005-2006 Presentazione Linee di Ricerca

Unità Operativa di Palermo

Dipartimento di Ingegneria Aeronautica e dei TrasportiDipartimento di Ingegneria Aeronautica e dei TrasportiViale delle Scienze – 90128 Palermo, Italy. Viale delle Scienze – 90128 Palermo, Italy.

E-mail: [email protected]: [email protected]

Napoli, 8 Febbraio 2005Napoli, 8 Febbraio 2005




Introduzione

• Negli ultimi decenni l’utilizzo dei materiali compositi nel settore aeronautico ed aerospaziale è notevolmente incrementato.

AIRBUS A380 BOEING 7E7





Applicazioni avanzate in composito

• L’utilizzo di materiali compositi è stato esteso ad elementi di forma complessa tradizionalmente realizzati in materiale metallico.

Pressure bulkhead AIRBUS A380Composite upper fuselage panels




Elementi complessi in composito

• Sono state realizzate intere sezioni di forma complessa in materiale composito.

• L’utilizzo di nuove tecnologie di manifattura ha reso possibile la realizzazione di pannelli di fusoliera in composito con elementi di irrigidimento integrati.

A380 rear section Laser beam welding




Considerazioni sull’uso dei compositi

• Estrema attenzione deve essere rivolta all’uso di materiali compositi nelle sezioni maggiormente sollecitate.

• E’ necessario sviluppare strategie di modellazione efficienti per l’analisi della risposta di tali strutture.

Analisi accurata di

Comportamento statico

Comportamento a fatica

Vita residua in presenza di danneggiamento

Modellazione accurata di

Giunti fra pannelli

Giunti con elementi di irrigidimento

Stati di tensione in presenza di danneggiamento




Linee di ricerca dell’unità operativa

• L’obiettivo dell’Unità di ricerca consiste nello sviluppo di metodi numerici per l’analisi di sezioni di fusoliera pressurizzate in composito.

• In particolare l’attenzione sarà rivolta allo sviluppo di modelli per

• Analisi di pannelli di fusoliera in composito;

• Analisi di giunti fra pannelli;

• Analisi di giunti fra pannelli ed elementi di irrigidimento;

• Analisi del danneggiamento in pannelli di fusoliera.




Analisi concentrazioni di tensione• Particolare attenzione sarà rivolta allo studio delle concentrazioni di tensione

ed alle tensioni interlaminari in corrispondenza di zone di giunzione o altre discontinuità.

PP

-4 .0 -2 .0 0 .0 2 .0 4 .0(m m )

[G P a ]

-0 .7

0 .0

0 .7

(m m )

0 .0

0 .5

1 .0

1 .5

2 .0

2 .5

3 .0

3 .5

• Analisi delle concentrazioni di tensione.

• Individuazione dei parametri caratteristici

• Procedure per la valutazione del rischio.




Valutazione del danneggiamento• Oltre che le concentrazioni di tensione associate alle particolari tipologie

costruttive, notevole attenzione sarà rivolta alla modellazione del danneggiamento

• Valutazione dello stato di tensione in prossimità della cricca;

• Valutazione dei parametri tipici della Meccanica della Frattura;

• Analisi dei meccanismi di danneggiamento




Sviluppo Analisi Globale-Locale• Uno degli obiettivi finali dell’unità di ricerca consiste nell’implementazione di

una procedura di calcolo capace di interfacciare analisi condotte a scale diverse.

• Il vantaggio di tale implementazione consiste nella possibilità di cogliere gli aspetti salienti della distribuzione minimizzando lo sforzo computazionale.




Analisi Globale-Locale• L’analisi sarà articolata in diversi stadi:

• Primo stadio

• Secondo stadio

• Terzo stadio

• Flussi di carico globali

• Comportamento irrigidimenti

• Concentrazioni di tensione

GLOBAL ANALYSIS LOCAL ANALYSISBCs




Fasi della ricerca• La ricerca sarà articolata nelle seguenti fasi:

Estensione e sviluppo di formulazioni per lo studio del comportamento meccanico di pannelli in composito, con particolare attenzione alla modellazione di giunti e danneggiamento;

• FASE 1

• Stato dell’arte

• Estensione ed adattamento di

• Modelli ad elementi finiti

• Modelli ad elementi al contorno

• Modelli meshless




Fasi della ricerca

Implementazione dei modelli numerici sviluppati e sviluppo di una procedura di calcolo per l’analisi Globale-Locale di strutture complesse in composito.

• FASE 2

• PREPROCESSING

• SOLVER

• Semplificazione della geometria• Individuazione delle sub-regioni

• Trasferimento delle condizioni al contorno

• Rappresentazione dati

• POSTPROCESSING • Riorganizzazione dati




Fasi della ricerca

Validazione delle formulazioni e degli schemi numerici sviluppati mediante comparazione con i risultati ottenuti da opportune campagne sperimentali condotte da altre unità afferenti al programma.

• FASE 3

• Codici numerici • Dati sperimentali

• FASE 4Impiego delle procedure numeriche sviluppate per la caratterizzazione del comportamento meccanico di elementi strutturali in composito, ed individuazione dei parametri tipici di tale comportamento.




Tempi della ricerca• I tempi previsti sono i seguenti

• Formulazioni e modelli

• Codici numerici • Dati sperimentali

• Individuazione dei parametri

• Linee guida per il design strutturale

I anno

II anno




Risultati attesi• I risultati attesi della ricerca possono essere sintetizzati nel modo seguente

Ricadute della ricerca

Formulazioni e modelli

Codici numerici

Disponibilità di dati su configurazioni complesse

Linee guida per il design

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