Analisi strutturale di un cassone alare del velivolo Cirrus SR22 mediante FEM classico e CUF = Structural analysis of a Cirrus SR22 wing box through classical FEM and CUF

Questa tesi esplora l'analisi strutturale del box alare centrale del velivolo Cirrus SR22 utilizzando sia il software Carrera Unified Formulation (CUF) che Abaqus. Il Cirrus SR22 è un velivolo monomotore ampiamente rispettato, noto per la sua costruzione composita e l'integrazione di componenti critici come la scatola centrale dell'ala, che svolge un ruolo fondamentale nell'integrità strutturale del velivolo. La scatola centrale dell'ala è essenziale per collegare le ali alla fusoliera e supporta le forze generate durante il volo, rendendola un punto critico per l'analisi. Lo studio inizia presentando il Cirrus SR22, descrivendone in dettaglio il design e l'importanza del cassone alare centrale. Vengono poi discussi i materiali utilizzati nella scatola alare, compresi i materiali isotropi e compositi, di cui vengono valutate le prestazioni in varie condizioni. La tesi sottolinea l'importanza della selezione dei materiali nelle applicazioni aerospaziali, dove l'equilibrio tra peso, resistenza e durata è fondamentale per ottimizzare le prestazioni dell'aeromobile. Il nucleo della tesi è dedicato all'applicazione del CUF, un approccio potente e versatile all'interno del Metodo degli Elementi Finiti (FEM). CUF si distingue per la sua capacità di gestire geometrie complesse e comportamenti dei materiali, in particolare nel contesto di materiali aerospaziali avanzati come i compositi. Lo studio mette a confronto CUF con i tradizionali metodi FEM, mostrando come l'uso da parte di CUF di espansioni polinomiali di ordine superiore porta ad analisi più accurate ed efficienti dal punto di vista computazionale, in particolare per strutture come il box alare centrale. Anche l'analisi dei guasti è una componente chiave della tesi, in cui vengono applicati diversi criteri di fallimento, come i criteri Tsai-Wu e Maximum Stress, per prevedere l'insorgenza del fallimento nei materiali compositi. L'integrazione degli indici di guasto nell'analisi migliora la comprensione dei potenziali punti deboli della struttura, che è fondamentale per garantire la sicurezza e l'affidabilità dell'aeromobile. Nel complesso, questa tesi fornisce un'analisi completa del cassonetto centrale dell'ala, dimostrando l'efficacia di CUF e Abaqus nel valutare l'integrità strutturale e il potenziale di guasto di questo componente critico. I risultati apportano preziose informazioni sulla progettazione e l'ottimizzazione delle strutture aerospaziali, con implicazioni per il miglioramento delle prestazioni e della sicurezza dei moderni velivoli.