Applicazione della vibrometria laser nelle prove di vibrazione a terra di un velivolo in materiale composito = Application of laser vibrometry in ground vibration tests of a composite aircraft

Il presente lavoro di tesi è svolto in collaborazione con l’azienda CFM Air e si propone di studiare l’applicazione della vibrometria laser nei test dinamici richiesti per la validazione e la certificazione della struttura di un velivolo della categoria Very Light Aircraft (VLA). Lo scopo del lavoro è quello di confrontare i risultati sperimentali ottenuti da un Ground Vibration Test (GVT), condotto utilizzando un Laser Doppler Vibrometer (LDV), con i valori ricavati da un’analisi FEM che ricrea le medesime condizioni sperimentali. L’elaborato riporta inizialmente una breve introduzione teorica sulla dinamica dei sistemi al fine di richiamare i concetti fondamentali che saranno utilizzati in seguito. Successivamente si affronta l’argomento dell’analisi modale sperimentale, presentando la tipica strumentazione impiegata, i parametri a cui fare riferimento durante l’analisi dei risultati ed uno dei metodi utilizzati per l’estrazione dei parametri modali. In seguito si introducono in modo generico le prove sperimentali di tipo dinamico, passando poi ad una trattazione più dettagliata di alcuni dei test dinamici più importanti per la certificazione di un velivolo. In particolare si pone l’attenzione sui GVT, dato il ruolo che essi ricoprono all’interno di questo lavoro di tesi. Terminata la trattazione di queste tematiche, si passa alla presentazione dello strumento centrale del presente lavoro di tesi, ovvero il vibrometro laser Doppler (LDV) impiegato durante l’attività sperimentale. In particolar modo si introduce il principio fisico su cui esso si basa, il suo funzionamento, le criticità associate allo strumento ed infine i vantaggi e le possibilità che lo stesso offre. In seguito si riportano alcuni esempi di utilizzo di questa tecnologia presenti in letteratura. Una volta affrontati tutti i contenuti teorici, propedeutici al lavoro sperimentale e di analisi oggetto della tesi, si procede con la presentazione della campagna sperimentale e dei risultati da essa ottenuti. La parte finale del lavoro si concentra sul modello FEM realizzato per simulare numericamente la prova sperimentale. Più precisamente si riportano i risultati ottenuti dall’analisi modale del modello numerico ed i risultati relativi alla risposta forzata del sistema. Infine si procede al confronto tra i risultati sperimentali e numerici, comparando le frequenze naturali, le forme modali e la risposta forzata ottenute nei due casi. Per la valutazione quantitativa della congruenza delle forme modali sperimentali con quelle numeriche, si procede con un’analisi di correlazione basata sul Modal Assurance Criterion (MAC).