Studio e sviluppo di una metodologia di Structural Health Monitoring per applicazioni aeronautiche = Study and development of a Structural Health Monitoring methodology for aeronautical applications

L’obiettivo della tesi è quello di definire i primi passaggi per una possibile strategia di Structural Health Monitoring, finalizzata al monitoraggio in tempo reale dello stato di salute di una struttura. La struttura oggetto di analisi è la semiala di un aereo, nello specifico di un Cessna 172, il cui modello è stato realizzato e sottoposto alle analisi di interesse mediante l’impiego della suite ANSYS Workbench. Il lavoro ha previsto diversi step, il primo dei quali è consistito nella determinazione della geometria della semiala, ricavata mediante lo studio delle viste del velivolo Cessna 172. A seguire è stata svolta una analisi relativa alle possibili condizioni di funzionamento di quest’ultimo, definendo gli estremi per lo studio delle condizioni di carico. Successivamente è stata posta l’attenzione verso lo sviluppo del modello CAD della semiala, trattando le procedure che ne consentono la realizzazione. Una volta ottenuto il modello CAD, esso è stato analizzato prima mediante Fluidodinamica Computazionale (CFD) e successivamente mediante analisi ad Elementi Finiti (FEM), costruendo quindi una analisi di Fluid-Structure Interaction (FSI) mediante un workflow associativo in ambiente ANSYS Workbench. Gli approcci adottati per la definizione del campo di pressione agente sul modello sono due, consistenti nell’impiego di due software differenti, XFLR5 e ANSYS Fluent, giungendo poi alla conclusione con la scelta di ANSYS Fluent come soluzione più vantaggiosa dal punto di vista della metodologia. Ricavato il modello numerico completo della semiala è stata studiata la possibilità di modellare gli estensimetri e di applicarli sulle sue componenti, definendone una matrice. Sfruttando il workflow associativo dell’analisi FSI, sono state eseguite poi differenti analisi in più punti di funzionamento, volte alla valutazione delle deformazioni rilevate dai sensori. Le deformazioni in questione sono state utilizzate per sviluppare un’analisi statistica focalizzata alla definizione dei sensori di rilievo e alla rimozione di quelli ridondanti. È stato, infine, generato un ciclo in ambiente ANSYS Workbench che permettesse, a partire dalle deformazioni rilevate dai sensori, di valutare lo stato della struttura.