Elaborato del corso di Costruzioni aeronautiche, approfondimento

ELABORATO DEL CORSO DI COSTRUZIONI AERONAUTICHE

A.A 2025-2026

STUDENTE: MARIA CONSIGLIA PELLINO

MATRICOLA: B14001245

L’elaborato, di seguito sviluppato, si focalizza sull’analisi del modello FEM di una struttura

alare opportunatamente assegnata. Saranno, conseguentemente, passate in rassegna le

diverse fasi del processo descritto nel listato:

1. Costruzione sezioni custom (solette, correnti ad omega)

2. Costruzione ala

3. Selezione parti dell’ala

4. Mesh elementi

5. Applicazione dei carichi

6. Condizioni di vincolo

7. Soluzione e post processing

8. Risultati

1.CREAZIONE SEZIONI CUSTOM

1.1 SEZIONI CUSTOM SOLETTE

Le sezioni custom, utilizzate nelle fasi successive, vengono modellate a partire dal profilo

NACA 3516, opportunatamente assegnato e generato dall’apposita macro.

F 1: 3516

IGURA PROFILO NACA

Per realizzare le solette, collocate alle

estremità del cassone, si individua prima

la geometria di quest'ultimo tagliando il

profilo al 15% e al 70% della corda

mediante il WP; l'operazione separa

anche il bordo d'attacco da quello

d'uscita e ci permette, note le dimensioni

delle solette e le lunghezze degli archi di

dorso, di ricavare 4 kp sulle curve. L'intero

processo viene automatizzato con un

ciclo Do: sfruttando una matrice che

memorizza origine e orientamento degli

spigoli, il WP si sposta sui vertici del

cassone e si allinea ai punti definiti per F 2:

IGURA AREE RETTANGOLI PER FORMARE LE SOLETTE

creare due rettangoli, le cui parti

sporgenti vengono poi rimosse tramite

partizione.

Infine, prima del salvataggio, si azzera l'inclinazione del WP e si sposta il sistema di

riferimento csys0 dal bordo d'attacco al vertice della soletta: ciò è fatto mediante il comando

ATRAN. Conseguentemnte sarà,poi, possibile assegnare il giusto numero di divisioni alle

linee e procedere alla mesh della sezione con l’elemento MESH200.

F 4:

IGURA MESH DELLA SOLETTA

F 3:

IGURA SOLETTA FINALE

F 5:

IGURA RAPPRESENTAZIONE DELLE QUATTRO SOLETTE

1.1 SEZIONI CUSTOM CORRENTI AD OMEGA

Per quanto riguarda la sezione custom ad "omega", sarà creata un'unica tipologia valida

per tutti e sei i correnti, operando direttamente sul sistema csys0. Poiché la struttura è

simmetrica, è sufficiente modellare metà geometria per poi completarla tramite

ribaltamento. La semisezione viene definita posizionando di volta in volta il WP per

generare dei rettangoli, i quali vengono poi partizionati per eliminare alla vista le superfici

in eccesso.

F 6: -

IGURA AREE RETTANGOLI DI FORMAZIONE DEL CORRENTE E SEMI SEZIONE FINALE DEL

CORRENTE

La metà complementare della sezione simmetrica viene quidni generata. Poiché questo

processo crea dei keypoint sovrapposti ma con identificativi diversi nelle zone di contatto, si

applica il NUMMRG per unirli. Una volta completata la geometria, si collegano e suddividono

le linee, si genera la mesh e si salva la sezione finale utilizzando il comando SECWRITE.

F 7:

IGURA MESH DELLA SEZIONE COMPLETA DEL CORRENTE

2. COSTRUZIONE ALA

Per costruire il modello dell’ala vera e propria, si richiama il profilo NACA 4 precedentemente

generato, e si divide l’area totale tra dorso e ventre in 6 aree più piccole, attraverso l’utilizzo

del wp, che posto ortogonalemnte alla corda, permette di poter effettuare 6 tagli.

F 8: 6

IGURA PROFILO ALARE SUDDIVISO IN AREE

A questo punto, per orientare correttamente le geometrie nello spazio, risulta fondamentale

posizionare un sistema di riferimento locale esattamente al 25% della corda.Una volta

impostato il sistema utente, si procede con l'estrusione delle superfici, con il comando VEXT,

per generare il volume complessivo. Il processo sfrutta i valori dell’apertura alare, dell’angolo

di freccia e del rapporto di rastremazione (per scalare il profilo). Pertanto le componenti del

vettore estrusione saranno: la semiapertura lungo z e una funziona trigonometrica lungo x,

legata all’angolo di freccia. Infine si applicano i corretti fattori di riduzione scalare lungo gli

assi X e Y, garantendo il corretto rapporto di rastremazione previsto per l'ala.

F 9: ' F 10:

IGURA ESTRUSIONE DEL VOLUME DELL ALA IGURA LINEE GEOMETRIA DI SUPPORTO

3. SELEZIONE PARTI DELL’ALA

Questa fase è dedicata all'organizzazione e alla gestione degli elementi geometrici dell'ala.

Per rendere più agevoli le operazioni successive, le varie entità (nello specifico linee e

superfici) vengono organizzate in insiemi omogenei sfruttando il comando CM. Creare questi

raggruppamenti strategici consente di semplificare la gestione del modello, permettendo di

isolare o selezionare rapidamente i componenti specifici in qualsiasi momento tramite

l'istruzione CMSEL.

3.1 SELEZIONE GUSCIO E CASSONE

Identifichiamo il guscio esterno considerando le aree esterne, con il comando asel,s, ext,

al volume escludendo quelle del profilo al root e al tip. In aggiunta per definire il cassone

si procede per sottrazione dal gruppo di superfici appena ottenuto, rimuovendo le regioni

corrispondenti al bordo d'attacco e al bordo di uscita.

F 12:

IGURA RIVESTIMENTO DEL CASSONE

F 11:

IGURA GUSCIO VUOTO

3.2 SELEZIONE DORSO-VENTRE F 14:

F 13: IGURA SELEZIONE VENTRE

IGURA SELEZIONE DORSO

Per isolare i rivestimenti superiore e inferiore del cassone, si lavora a partire dai set di

linee che definiscono i correnti. Il procedimento richiede di richiamare inizialmente le sole

linee superiori e successivamente quelle inferiori, individuando le superfici collegate a tali

elementi. Il gruppo definitivo si ottiene filtrando questi insiemi mediante un'operazione di

intersezione, mantenendo esclusivamente le superfici che fanno parte del rivestimento

esterno creato in precedenza.

3.3 SELEZIONE BORDO DI ATTACCO E BORDO DI USCITA

Per quanto riguarda le superfici del bordo d’attacco e di uscita è sufficiente selezionare

singolarmente gli insiemi di linee afferenti alle rispettive zone e ricavare le superfici

geometricamente collegate a tali segmenti sfruttando l'istruzione ASLL.

F 15:

IGURA SELEZIONE BORDO DI ATTACCO E BORDO DI USCITA

3.3 SELEZIONE LINEE

SOLETTE-CORRENTINI

Per quanto riguarda la gestione

delle linee, l'obiettivo è

organizzare in gruppi ordinati tutti

gli elementi che compongono le

solette, i correnti e i longheroni.

L'idea è creare dei sottoinsiemi

dedicati a ogni singolo

componente. È noto che ogni

punto presente alla radice dell'ala F 16:

IGURA LINEE SOLETTE

ha il suo corrispettivo esatto all'estremità (tip). Organizzando queste coppie di punti

all'interno di apposite matrici, e proseguendo con un ciclo do, si crea un sistema di

riferimento che vede la sua origine nel primo punto al root, asse x formato col punto

omologo al tip e asse Y che punta al fuoco del profilo.

F 17:

IGURA LINEE CORRENTI

3.4 SELEZIONE CENTINE

Per quanto riguarda l'isolamento

delle centine: si identificano

prima le superfici e le linee

costituenti i bordi di attacco e

d'uscita. Tramite un ciclo DO, si

trasla il wp coordinandolo con i

fuochi definiti per ciascuna e si

filtrano le superfici con

coordinata Z = 0, escludendo le

aree che si appoggiano alle linee

citate in precedenza. Definiamo

in questo modo la parte interna

del cassone, qui di seguito

raffigurata. F 18:

IGURA CENTINE

3.5 SELEZIONE ANIME LONGHERONI

Per quanto riguarda le anime dei longheroni — sia quello anteriore che quello posteriore — il

procedimento prevede di individuare prima le linee su cui poggiano le solette e poi l'area

compresa tra di esse. Per essere sicuri di isolare solo l'anima vera e propria, occorre fare

attenzione a pulire la selezione togliendo le superfici che non c'entrano: a seconda del

longherone su cui si sta lavorando, si deselezionano le aree del guscio esterno oppure quelle

del cassone e dei bordi di attacco/uscita. Una volta ottenute le geometrie corrette, i dati

vengono salvati sia in gruppi separati per ciascun longherone, sia in un unico insieme

generale. F 19:

IGURA SELEZIONE ANIME LONGHERONI

3.5 SELEZIONE NASI DI

CENTINA

Dopo aver riportato il piano di lavoro

alla posizione iniziale predefinita

(CSYS,0), si avvia un ciclo

automatico che lo sposta punto per

punto sui fuochi delle diverse

centine. In ogni tappa, vengono

selezionate le linee del bordo

d'attacco e quelle che si trovano sul

piano a Z = 0. I "nasi" delle centine

servono come guida per inserire gli

elementi trave necessari a irrigidire

la parte frontale dell'ala. F 20:

IGURA SELEZIONE NASI DI CENTINA

4. MESH ELEMENTI

4.1 Mesh mappata

Questa fase riguarda la preparazione

della mesh, con l'obiettivo di dividere i

bordi delle superfici per ottenere

elementi regolari e nodi perfettamente

allineati. Per garantire questa

uniformità, è indispensabile che le

linee parallele tra loro abbiano lo

stesso identico numero di suddivisioni.

Per gestire l’infittimento della griglia

viene creata una matrice strutturata: le

righe identificano i bordi principali della

geometria, mentre le tre colonne

rappresentano tre diversi gradi: da una

maglia più larga a una via via più densa,

che comporta un aumento del numero F 21:

IGURA MESH MAPPATA

di elementi totali. L'operazione si svolge richiamando i gruppi con il comando CMSEL e

impostando la dimensione degli elementi sulle linee tramite l'istruzione LESIZE.

4.2 MESH SOLETTE, CORRENTI E NASI DI CENTINA

Per realizzare una mesh corretta delle solette ed evitare sovrapposizioni o compenetrazioni

con il rivestimento, la procedura prevede l’utilizzo di 2 matrici: la prima relativa agli spessori

che raccoglie difatti gli spessori stessi di tutte le solette; la seconda è la matrice dei segni che

permette di orientare il sistema