Programma Dettagliato Costruzioni spaziali

COSTRUZIONI SPAZIALI
1. -
Introduzione al corso e discussione dei nuovi contenuti. Introduzione alle missioni spaziali. Descrizione del problema
strutturale per il payload e per i diversi sottosistemi. Progetto di un sistema spaziale e della struttura primaria di un
satellite.
2. -
Architettura generale e configurazione strutturale di un satellite e di un lanciatore . definizione degli elementi costruttivi.
Introduzione ai meccanismi di trasferimento delle forze. Definizione della struttura con riferimento agli standard ECSS.
3. -
Esercitazione sui sistemi satellitari e sui conseguenti principi guida sulla progettazione strutturale. Visita al Concurrent
Engineering del DIMA (50% classe 27 studenti).
4.-11.-
Introduzione alla Progettazione di sistemi satellitari (4 lezioni e 4 esercitazioni volte a sviluppare un concept di missione
spaziale, Prof. Rick Fleeter).
12. -
Problema di analisi strutturale e sua collocazione nelle attività di progetto dello spacecraft sia relativo al sistema
strutturale primario che al payload e ai sottosistemi. Caratteristiche generali di un modello di analisi strutturale :
definizione delle variabili di stato delle forzanti e delle equazioni di governo. Richiami alle equazioni del continuo solido
tridimensionale.
13. -
Teorema di lavori virtuali per il continuo 3D. metodo degli elementi finiti. funzioni di forma e costrizioni delle equazioni
agli elementi finiti a livello locale (di elemento).
14. -
Equazione degli elementi finiti per l’arte.
15. -
Equazioni per elementi triangolari e quadrang 3D, travi Eulero (eq. di governo) e matrici di rigidezza.
16. -
Assemblaggio delle matrici di elemento. Esempio di scrittura di matrice di rigidezza per sistemi naturalmente discreti.
17. -
Introduzione delle condizioni al contorno e alle matrici di massa. Elementi finiti isoparametrici 1D. Cenni su effetti isop.
2D. Convergenza del metodo. Band-plot diagrams.
18. -
Esercitazioni E. F.
19. -
Esercitazioni su ADINA 1.
20. -
Integrazione alla Gauss di K e F. Funzioni di forma “a cappello” e loro equivalenza con formulazioni di tipo locale.
Completezza delle funzioni di forma e constant strain element. Condizioni al controno essenziali e naturali. Tipologie di
analisi: “statica”, dinamica, agli auto valori (modi e frequenze, instabilità).
21. -
Equazioni della piastra di Kirchhoff.
22. -
Soluzione alla Navier di piastra flessibile. Eq piastra in config. deformata.
23. -
Equazione della piastra in config. deformata. Carico critico della piastra compressa.
24. -
Esercitazioni su ADINA 2.
25. -
Introduzione agli elementi finiti di piastra. Piastra di Kirchhoff - Mindlin. caratteristiche dei materiali strutturali per le
costruzioni spaziali.
26. -
Micromeccanica dei materiali compositi: determinazioni di EL, ET, YLT, GLT, in funzione delle caratteristiche di fibra e matrice
e della percentuale di volume in fibra nell’elemento di volume rappresentativo.
27. -
Matrice di rigidezza della lamina. Orientazione della lamina in relazione ai carichi. Applicazione al caso dei contenitori in
pressione. Aspetti fisici dell’accoppiamento tra distorsione e deformazione normale a livello di lamina e di accoppiamento
tra comportamento membranale e comportamento flessionale nel laminato.
28. -
Matrice di rigidezza della lamina al variare della direzione di applicazione del carico. Costruzione delle equazioni
costitutive del laminato.
29. -
Esercitazioni su E.F.
30. -
Discussione sugli accoppiamenti nella matrice [AB BD]. Laminati bilanciati, simmetrici, asimmetrici cross-ply.
Micromeccanica della lamina: resistenza della lamina a piastra della resistenza delle fasi.
31. -
Resistenza della lamina. Determinazione del carico di rottura 6x in funzione di X, Y, S. Rottura secondo il criterio Tsai-Hill
(generalizzazione di Von Mises) e il criterio di Tsai Wu. Equazioni della piastra laminata con ply simmetrico. Rottura del
laminato (first ply e lost ply failure criteria).
32. -
Environment meccanico di una missione spaziale. Analisi dei carichi.
33. -
Prosecuzione dell’analisi dei carichi. Progettazione di strutture spaziali: margini di sicurezza MOS e fattori di sicurezza FOS.
34. -
Esercitazioni su strutture laminate.
35. -
Sistemi SDOF oscillazioni libere e risonanza.
36. -
SDOF risposta all’impulso, al gradino e J di Duhamel.
37. -
Sistemi MDOF, auto valori, auto vettori, soluzione con le coordinate modali.
38. -
Esercitazioni. Intro a progetto.
39. -
Dinamica di sistemi discreti a più gradi di libertà. Introduzione alla risposta in frequenza.
40. -
Prove di qualificazione e di accettazione di strutture spaziali.
41. -
Teoria dei Gusci. Gusci assialsimmetrici.
42. - 43.- Teoria dei Gusci. analisi della deformazione e dell’equilibrio in gusci assialsimmetrici: caso membranale.
44. -
Verifica progetti
45. -
Verifica progetti e conclusione corso

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