Crack Propagation Evaluation: a comparison between Ansys SW Simulation and NASGRO® for Space Applications

Crack Propagation Evaluation: a comparison between Ansys SW Simulation and NASGRO® for Space Applications La crescente complessità delle strutture spaziali e l’esigenza di soddisfare requisiti di massa sempre più stringenti a fronte di elevati carichi di esercizio richiede strumenti di analisi sempre più avanzati. I software di riferimento per la progettazione damage-tolerant in ambito aerospaziale si basano su metodi analitici e soluzioni in forma chiusa, e NASGRO® ne è un esempio. Tuttavia, essi presentano delle limitazioni in termini di geometrie analizzabili e condizioni di carico applicabili. Questo studio, condotto in collaborazione con Thales Alenia Space, azienda leader nel settore aerospaziale, si propone di valutare l’utilizzo di software agli elementi finiti, in particolare Ansys Mechanical, come possibile metodo di analisi alternativo e/o integrativo per strutture e stati tensionali complessi. Lo studio è inizialmente focalizzato sul confronto dei risultati, forniti dai due software, in termini di Stress Intensity Factor (SIF) e propagazione della cricca su geometrie elementari, quali piastre piane, al variare delle condizioni di carico e delle tipologie di difetto (surface cracks, corner cracks e through cracks). Successivamente, avendo verificato l’equivalenza delle due metodologie, l’analisi agli elementi finiti viene estesa a geometrie più complesse al fine di esplorarne le potenzialità e ovviare alle attuali limitazioni dei metodi tradizionali. Lo studio dimostra che il tool Fracture Mechanics di Ansys Mechanical garantisce un’ottima correlazione con i risultati di NASGRO®. In ambito aerospaziale, risulta quindi essere un valido strumento alternativo di analisi damage-tolerance per casi non facilmente analizzabili in NASGRO®, date le limitazioni legate alla soluzione in forma chiusa e alla necessità di dover semplificare lo stato tensionale. Allo stesso tempo, l'attività ha messo in luce alcune limitazioni nell'uso del solutore Ansys Mechanical, lasciando lo spazio a futuri approfondimenti, quali, per esempio, l'implementazione di spettri di carico complessi, l'interazione tra difetti adiacenti o l'analisi in presenza di discontinuità nel materiale.