Calcolo e misura sperimentale della risposta forzata di un simulacro di turbina in presenza di mistuning intenzionale e underplatform dampers = Calculation and experimental measurement of the forced response of a turbine simulacrum in the presence of intentional mistuning and underplatform dampers

Negli ultimi decenni un grande sforzo è stato investito nella progettazione di motori con prestazioni sempre più elevate e rendimenti maggiori al fine di ridurre l’impatto ambientale del trasporto aereo. In questo contesto, risulta fondamentale ridurre sia i consumi che il peso degli aeromobili utilizzando tecnologie e materiali sempre più all’avanguardia. Questo obiettivo può essere perseguito attraverso la progettazione di strutture sempre più snelle e leggere e quindi più facilmente soggette al fenomeno della fatica ad alto numero di cicli (high cycle fatigue - HCF). Un tipico esempio è rappresentato dalle palette dei dischi dei moduli turbina e compressore impiegati nei motori aeronautici. In particolare, a causa della loro snellezza, le palette risultano essere soggette a vibrazioni forzate e autoeccitate, che devono essere mitigate per evitare di compromettere l’integrità strutturale dell’intero motore. Nella letteratura scientifica gli approcci proposti per il controllo delle vibrazioni nei dischi palettati prevedono l’implementazione di un pattern di mistuning intenzionale, per la stabilizzazione della risposta a flutter delle palette, e lo sfruttamento di interfacce di contatto nei giunti al fine di rendere possibile la dissipazione di energia cinetica attraverso il fenomeno dell’attrito. L’attività di questa tesi si focalizza sullo studio della risposta forzata non lineare di un simulacro di disco di turbina in presenza di un pattern di mistuning intenzionale e underplatform dampers. Il simulacro è stato progettato in modo che presenti le stesse forme modali del disco di turbina testato nell’ambito del progetto europeo ARIAS presso l’Avio Aero Test Center. In particolare, è stata calcolata la risposta forzata del simulacro per mezzo del software Policontact, sviluppato dal gruppo AERMEC del Politecnico di Torino, ed è confrontata con i risultati sperimentali provenienti da una campagna di test eseguiti sul simulacro presso il laboratorio di dinamica sperimentale AERMEC. I test sono stati condotti nel banco prova Spinning Rig dove la risposta sincrona del simulacro è misurata per mezzo della tecnica di misura Blade Tip-Timing. Questo lavoro di tesi, grazie all’opportunità offerta da Avio Aero, si inquadra in tale contesto.