COFIN 2005-2006 Presentazione Linee di Ricerca Napoli, 8 Febbraio 2005 COFIN 2005-2006 Presentazione Linee di Ricerca Unità Operativa di Palermo Dipartimento di Ingegneria Aeronautica e dei Trasporti Viale delle Scienze – 90128 Palermo, Italy. E-mail: davi@unipa.it

Introduzione Negli ultimi decenni l’utilizzo dei materiali compositi nel settore aeronautico ed aerospaziale è notevolmente incrementato. AIRBUS A380 BOEING 7E7 Napoli, 8 Febbraio 2005

Applicazioni avanzate in composito L’utilizzo di materiali compositi è stato esteso ad elementi di forma complessa tradizionalmente realizzati in materiale metallico. Composite upper fuselage panels Pressure bulkhead AIRBUS A380

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. Comportamento statico Analisi accurata di Giunti fra pannelli Giunti con elementi di irrigidimento Comportamento a fatica Stati di tensione in presenza di danneggiamento Modellazione accurata di Vita residua 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. P 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 Flussi di carico globali Secondo stadio Comportamento irrigidimenti Terzo stadio Concentrazioni di tensione GLOBAL ANALYSIS LOCAL ANALYSIS BCs

Fasi della ricerca La ricerca sarà articolata nelle seguenti fasi: FASE 1 Estensione e sviluppo di formulazioni per lo studio del comportamento meccanico di pannelli in composito, con particolare attenzione alla modellazione di giunti e danneggiamento; Stato dell’arte Modelli ad elementi finiti Estensione ed adattamento di Modelli ad elementi al contorno Modelli meshless

Fasi della ricerca FASE 2 Implementazione dei modelli numerici sviluppati e sviluppo di una procedura di calcolo per l’analisi Globale-Locale di strutture complesse in composito. Semplificazione della geometria Individuazione delle sub-regioni PREPROCESSING SOLVER Trasferimento delle condizioni al contorno Riorganizzazione dati POSTPROCESSING Rappresentazione dati

Fasi della ricerca FASE 3 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. Codici numerici Dati sperimentali FASE 4 Impiego 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 I anno Codici numerici Dati sperimentali Individuazione dei parametri II anno Linee guida per il design strutturale

Risultati attesi I risultati attesi della ricerca possono essere sintetizzati nel modo seguente Formulazioni e modelli Ricadute della ricerca Codici numerici Disponibilità di dati su configurazioni complesse Linee guida per il design