ITALIANO

Principali problematiche legate all’aeroelasticità e classificazione dei fenomeni aeroelastici. Utilizzo della formulazione operazionale nella descrizione dei problemi aeroelastici. Introduzione degli operatori. Fondamenti di meccanica delle vibrazioni. Studio dei fenomeni aeroelastici statici e dinamici.

Scanlan, R., Peters, D. A., Simiu, E., Edwards, J. W., Hall, K. C., Cox, D., Clark, R., Curtiss, H. C., Strganac, T. W., Sisto, F. (2004). A Modern Course in Aeroelasticity. Paesi Bassi: Springer Netherlands. Fung, Y. C. (2008). An Introduction to the Theory of Aeroelasticity. Italia: Dover Publications. Bisplinghoff, R. L., Halfman, R. L., Ashley, H. (2013). Aeroelasticity. Stati Uniti: Dover Publications. Dispense dalle lezioni e dalle esercitazioni

Il corso si propone di fornire agli allievi del corso di laurea Magistrale in Ingegneria Aerospaziale le nozioni di base relative all’influenza dei fenomeni aeroelastici sulla progettazione delle strutture aeronautiche. Al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di descrivere le principali fenomenologie aeroelastiche e progettare strutture aeronautiche tenendo conto di tali fenomeni.

L’allievo deve conoscere gli elementi fondamentali delle costruzioni aeronautiche.

Le lezioni frontali (38 ore) hanno durata di 120 minuti. Sono previste esercitazioni (10 ore) in ambiente Matlab sull’implementazione di routine per la valutazione dei fenomeni aeroelastici.

Le conoscenze dello studente saranno valutate tramite correzione e discussione delle esercitazioni e tramite lo svolgimento di un esame orale. La prova orale è mirata alla verifica delle conoscenze dello studente sulle problematiche aeroelastiche e sulla progettazione di componenti aeronautiche che tenga conto delle fenomenologie aeroelastiche.

Le prove di esame sono fissate con cadenza almeno mensile (ad esclusione della pausa estiva).

Il programma del corso è articolato come segue. Cenni introduttivi: Considerazioni generali; Cenni storici; Natura fisica dei fenomeni aeroelastici. Formulazione operazionale e classificazione dei fenomeni aeroelastici: L’operatore aeroelastico; Equazione generale dell’aeroelasticità in forma operazionale; Classificazione dei fenomeni aeroelastici; Specializzazioni dell’equazione generale dell’Aeroelasticità; Considerazioni generali sulle problematiche connesse all’esplicitazione degli operatori aeroelastici. L’operatore strutturale: Linearità dell'operatore strutturale; Classificazione dei metodi di analisi strutturale statica; Sistemi di coordinate; Vincoli; Coordinate generalizzate; Forze generalizzate; Coefficienti di influenza strutturali; Proprietà dei coefficienti di influenza - Energia di deformazione; Funzioni di influenza; Caratterizzazione strutturale di un velivolo mediante le funzioni di influenza. Meccanica delle vibrazioni: Principi variazionali: Principio di Hamilton ed Equazioni di Lagrange; Sistemi ad un grado di libertà - Vibrazioni libere, Vibrazioni forzate, Vibrazioni libere smorzate, Vibrazioni forzate con smorzamento; Sistemi a n gradi di libertà; Ortogonalità dei modi propri; Analisi modale; Sistema a proprietà distribuite - Vibrazioni libere, Vibrazioni forzate. Fenomeni aeroelastici statici: Distribuzione simmetrica del carico e divergenza su ali dritte - caso bidimensionale e tridimensionale; Distribuzione antisimmetrica del carico ed inversione dei comandi su ali dritte - caso bidimensionale e tridimensionale; Comportamento aeroelastico delle ali a freccia. Fenomeni aeroelastici instazionari (dinamici): Considerazioni sull’aerodinamica instazionaria - la frequenza ridotta; Natura fisica e spiegazione energetica del flutter; Flutter binario flessione torsione (caso bidimensionale incompressibile); Panel flutter. Prove di vibrazione al suolo.

Italian

Major issues related to aeroelasticity and classification of aeroelastic phenomena. Use of the operational formulation in the description of aeroelastic problems. Introduction of operators. Fundamentals of vibration mechanics. Study of static and dynamic aeroelastic phenomena.

Scanlan, R., Peters, D. A., Simiu, E., Edwards, J. W., Hall, K. C., Cox, D., Clark, R., Curtiss, H. C., Strganac, T. W., Sisto, F. (2004). A Modern Course in Aeroelasticity. The Netherlands: Springer Netherlands. Fung, Y. C. (2008). An Introduction to the Theory of Aeroelasticity. Italy: Dover Publications. Bisplinghoff, R. L., Halfman, R. L., Ashley, H. (2013). Aeroelasticity. USA: Dover Publications. Lecture notes are also available.

The course aims to provide students of the Master of Science in Aerospace Engineering course with the basic notions related to the influence of aeroelastic phenomena on the design of aeronautical structures. At the end of the course, the student will be able to describe the main aeroelastic phenomena, designing aeronautical structures taking into account these phenomena.

The student must know the basics of aerospace structures.

Lessons (38 hours) take 120 minutes. Exercises (10 hours) on the implementation of routines for the study of aeroelastic phenomena are foreseen.

The student's knowledge will be assessed through correction and discussion of the exercises and through an oral interview. The oral interview is aimed at verifying the student's knowledge of aeroelastic problems and the design of aeronautical components taking into account aeroelastic phenomena.

Monthly oral examinations are programmed (excluding summer holydays).

Course programme. Introductory remarks: General considerations; Historical background; Physical nature of aeroelastic phenomena. Operational formulation and classification of aeroelastic phenomena: The aeroelastic operator; General equation of aeroelasticity in operational form; Classification of aeroelastic phenomena; Specialisations of the general equation of aeroelasticity; General considerations on the problems related to the explication of aeroelastic operators. The structural operator: Linearity of the structural operator; Classification of static structural analysis methods; Coordinate systems; Constraints; Generalised coordinates; Generalised forces; Structural influence coefficients; Properties of influence coefficients - Strain energy; Influence functions; Structural characterisation of an aircraft using influence functions. Vibration mechanics: Variational principles: Hamilton's Principle and Lagrange's Equations; One degree of freedom systems - Free vibration, Forced vibration, Damped free vibration, Forced vibration with damping; n degree of freedom systems; Orthogonality of proper modes; Modal analysis; Distributed property system - Free vibration, Forced vibration. Static aeroelastic phenomena: Symmetrical load distribution and divergence on straight wings - two and three dimensional case; Antisymmetrical load distribution and reversal of controls on straight wings - two and three dimensional case; Aeroelastic behaviour of arrow wings. Unsteady (dynamic) aeroelastic phenomena: Considerations on steady-state aerodynamics - the reduced frequency; Physical nature and energetic explanation of flutter; Binary bending-torsion flutter (two-dimensional incompressible case); Panel flutter. Ground vibration tests.