Sviluppo di teorie strutturali a cinematica variabile per la risposta dinamica di travi e gusci = Development of variable kinematic structural theories for dynamic response of beams and shells

L'analisi delle strutture aerospaziali richiede modelli computazionali avanzati in grado di prevedere e valutare con elevata accuratezza sia le risposte statiche che dinamiche. I metodi tradizionali si basano sulla selezione della teoria strutturale più adatta per ogni componente della grandezza analizzata attraverso i Best Theory Diagrams (BTD). Tale processo comporta un elevato sforzo computazionale e numerose valutazioni, al fine di ricavare le teorie più efficienti per ogni specifica applicazione. Questo studio punta a una selezione di approccio più efficiente, con l'obiettivo di utilizzare approcci gerarchici in combinazione con metodi di scelta delle teorie per automatizzare l'identificazione della teoria strutturale più appropriata, riducendo così i costi computazionali mantenendo un'elevata accuratezza. La metodologia gerarchica innovativa di cui si parla, che integra teorie strutturali raffinate con il Metodo agli Elementi Finiti è la CUF. Quest'ultima, anche nota come Carrera Unified Formulation, consiste in un approccio gerarchico generalizzato capace di generare teorie strutturali avanzate attraverso espansioni polinomiali, come ad esempio i polinomi di Taylor, Lagrange o Legendre. Inoltre i modelli utilizzati in questi studi possono essere misti o ridotti, in modo da utilizzare solo le componenti delle espansioni che consentono di ottenere i risultati migliori. Queste teorie verranno applicate a modelli di travi e guscio, includendo anche le piastre come sottocasi del guscio. Le simulazioni basate sul Metodo degli Elementi Finiti (FEM) vengono utilizzate per generare vari risultati di analisi statiche e di risposta dinamica di tipo modale o nel tempo. L'approccio proposto verrà validato attraverso i risultati numerici, già noti in letteratura, confrontando le previsioni dei modelli a ordine ridotto con simulazioni più complete che utilizzano ordini superiori. Il confronto tra le varie teorie si effettua andando ad analizzare il livello di errore tra quelle approssimate e quelle esatte. Il metodo di scelta delle teorie è l'Asintotico-Assiomatico (AAM) unito alla generazione di Best Theories Diagrams (BTD). L'obiettivo principale è sviluppare un modello capace di selezionare la teoria strutturale più appropriata minimizzando il numero di gradi di libertà necessari per un'approssimazione accurata. Lo studio viene affrontato per componenti di vario tipo e di materiali diversi, tra cui sia isotropi che ortotropi. Questa metodologia risulta particolarmente rilevante per applicazioni aerospaziali che coinvolgono materiali ortotropi e compositi, dove efficienza computazionale e precisione sono tra gli aspetti più importanti. L'obiettivo è riuscire ad ottenere risultati corretti anche per i casi dinamici di nuova applicazione, partendo con la base dei risultati statici già studiati in letteratura.