Questa area di ricerca è dedicata allo sviluppo, all'implementazione e alla validazione, sia numerica che sperimentale, di approcci avanzati per la modellazione, il monitoraggio e il controllo delle strutture aeronautiche. Il focus è sulle strutture leggere, realizzate come multistrati compositi e sandwich, sul concetto di strutture intelligenti, con sensori e attuatori incorporati, e sul monitoraggio dello stato di salute strutturale dei principali componenti dell'aeromobile.
- Tecniche di monitoraggio delle strutture aeronautiche basate sulle deformazioni
La progettazione di velivoli con un impiego crescente di laminati compositi e sandwich come strutture primarie, l’adozione di configurazioni a geometria variabile e la diffusione di soluzioni unmanned, rendono sempre più importante l’adozione di sistemi di monitoraggio strutturale rapidi, efficaci e robusti. Una tecnologia fondamentale in questo contesto è lo “shape-sensing”, ovvero la ricostruzione della configurazione deformata di una struttura a partire da alcune misurazioni discrete di deformazione. La conoscenza del campo di spostamento della struttura monitorata, soprattutto se ottenibile “on-line”, è un'informazione fondamentale, ad esempio, per fornire feedback ai sistemi di controllo del morphing strutturale e di load alleviation. Dal campo degli spostamenti è poi possibile ottenere lo stato deformativo e tensionale della struttura per determinare, in tempo reale, l'insorgenza di anomalie e lo sviluppo di possibili cedimenti. Infine, il rilevamento della forma può essere un ingrediente importante di un digital twin che rappresenta l'aereo monitorato.
Il progetto mira a sviluppare e validare, numericamente e sperimentalmente, tecniche di shape-sensing per il monitoraggio di strutture aeronautiche. In particolare l'attenzione sarà rivolta a:
- la specializzazione delle tecniche per strutture multistrato composite e sandwich;
- l'ulteriore sviluppo di metodi di ricostruzione dei carichi esterni basati sia sulle iniziali misure discrete di deformazione che sul campo di spostamento ricostruito;
- lo sviluppo di approcci integrati che combinino lo stato tensionale ricostruito e le metodologie di valutazione della vita a fatica.
- Modellazione di strutture composite e sandwich multistrato
La varietà di materiali innovativi disponibili per la progettazione di efficienti strutture aeronautiche (compositi multistrato e sandwich, con strati arricchiti secondo approcci functionally-graded o da nanoparticelle, con sensori incorporati o montati esternamente e con l’uso di elementi attivi) comporta la necessità di avere modelli per l'analisi e la progettazione che siano accurati e al contempo sostenibili da un punto di vista computazionale.
Il progetto mira a sviluppare e validare, numericamente e sperimentalmente, modelli avanzati per l'analisi di strutture multistrato in presenza di materiali innovativi. In particolare l'attenzione sarà rivolta a:
- approcci computazionalmente sostenibili, con un numero fisso di incognite, indipendente dal numero di strati;
- lo sviluppo di soluzioni numeriche di facile implementazione in codici commerciali agli elementi finiti;
- l'integrazione degli approcci sviluppati con criteri di resistenza, al fine di creare strumenti efficaci per l'analisi progressiva del danno in strutture multistrato.