Confronto mediante modellazione FEM 2D e 3D di strutture sandwich in materiale composito per impiego aerospaziale -Applicazione ad un LVA (Lauch Vehicle Adapter) = Comparison of 2D and 3D FEM Modeling of Composite Sandwich Structures for Aerospace Applications - Application to a Launch Vehicle Adapter (LVA)

L’obiettivo di questa tesi è l’analisi e la valutazione numerica di strutture sandwich in materiale composito destinate ad applicazioni spaziali, mediante simulazioni agli elementi finiti (FEM). Il lavoro si colloca nel contesto del Building Block Approach (BBA), metodologia ampiamente utilizzata in ambito aerospaziale per lo sviluppo e la validazione progressiva di strutture in materiale composito, procedendo da elementi semplici fino al componente finale. Nella prima parte, l’attenzione è rivolta alla modellazione di giunzioni bullonate, analizzando differenti configurazioni numeriche e valutando l’influenza degli elementi di connessione (RBE2, CBEAM, CBUSH) sulla rigidezza e sul comportamento globale della struttura. L’obiettivo di questa fase è individuare la configurazione più rappresentativa del comportamento reale, mantenendo al contempo un modello numericamente efficiente. Successivamente, l’attività si concentra sulla modellizzazione di pannelli sandwich mediante approcci 2D e 2D/3D. L’analisi ha evidenziato come il modello 2D/3D consenta di descrivere in modo più accurato le tensioni fuori piano e i fenomeni di Interlaminar Shear Stress (ILLS), oltre a permettere il calcolo della componente di tensione normale all’interfaccia tra core e laminato. Tale aspetto risulta fondamentale per l’applicazione del criterio di Hashin per la valutazione della delaminazione. Infine, la validazione del modello costitutivo MAT9 ha reso possibile la realizzazione di un modello FEM accurato del Launch Payload Adapter (LPA) di un Lunar Lander. Sono stati eseguiti confronti statici e dinamici tra i modelli 2D e 2D/3D, mantenendo costanti vincoli, masse e condizioni di carico. I risultati ottenuti mostrano che, pur essendo più onerosa dal punto di vista computazionale rispetto a una modellizzazione puramente 2D, la modellizzazione 2D/3D offre una rappresentazione significativamente più accurata dei fenomeni locali e delle interazioni tra core e laminato. Essa rappresenta quindi una base metodologica solida per la progettazione e l’ottimizzazione di strutture sandwich composite destinate ad applicazioni spaziali.