validazione numerico sperimentale di strutture multistrato e ...

UNIVERSITA’ UNIVERSITA DEGLI STUDI DI ROMA “LA LA SAPIENZA”
SAPIENZA
SCUOLA DI INGEGNERIA AEROSPAZIALE
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA AEROSPAZIALE E ASTRONAUTICA
(DIAA)
VALIDAZIONE NUMERICO SPERIMENTALE DI
STRUTTURE MULTISTRATO E ANISOGRID PER
FUSOLIERE IN COMPOSITO DI VELIVOLI REALIZZATE
CON TECNOLOGIE AVANZATE
Prof. Mario Marchetti, Marchetti,
Dr. Marco Regi, Dr. Susanna Laurenzi, Dr. Gianni Cavallo
COFIN 2005
19-23 19 23 Settembre 2005

ANISOGRID LATTICE STRUCTURES
per applicazioni aerospaziali
GEOMETRIA LATTICE ANISOGRID
APPLICAZIONE SPAZIALE
Helical
rib
Circumferential
rib
MODELLO FEM
TECNICHE DI PRODUZIONE
(FILAMENT WINDING)

STUTTURE LATTICE ANISOGRID
per applicazioni aerospaziali

GEOMETRIE MULTIGRID

DESIGN DI STRUTTURE LATTICE ANISOGRID
p [N/m2]
10
8
6
4
2
4.5
λ = 1
x 10 5
MASSA MINIMA – RESISTENZA STATICA – STABILITA’
STABILITA
4
L [m]
3.5
Vasiliev: carico per unità di superficie
3
1
MODELLO NUMERICO
1.5
R [m]
2
2.5
ANALISI DI RESISTENZA STATICA
ANALISI DI STABILITA’ ANALISI DINAMICA

ANALISI FEM DELLA CONFIGURAZIONE
CILINDRICA ISOGRID ISOGRID
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
Isogrid/Anisogrid Minimum Mass
2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4 3,6 3,8
Load ( MN)
Isogrid
Anisogrid

ANALISI PRELIMINARI

TECNOLOGIE TRADIZIONALI
ANALISI NUMERICA
DISEGNO FEM/CAD
STAMPO
HAND LAY – UP
FILAMENT WINDING
PROCESSO DI CURA
ESTRAZIONE STAMPO
FINITURA
H [m]
0.017
0.016
0.015
0.014
0.013
4.5
4
Vasiliev: altezza delle ribs circonferenziali & elicoidali
L [m]
3.5
3
1
1.5
R [m]
2
2.5

STRUTTURE LATTICE ANISOGRID
REALIZZAZIONE DI PROTOTIPI PIANI E CILINDRICI
MODELLO CAD PROTOTIPAZIONE STAMPO NEGATIVO
RAPIDA
IN SILICONE
PROTOTIPO PIANO
M. Regi, F. Mancia, M. Marchetti, G. Totaro, F. De Nicola, V. V. Vasiliev, A. F. Rasin
NANOSTRUCTURED COMPOSITE MATERIALS AND ANISOGRID LATTICE STRUCTURES FOR AEROSPACE APPLICATIONS,
PART A: SYNTHESIS OF CARBON NANOTUBES AND THEIR APPLICATION IN “ANISOGRID LATTICE STRUCTURES”, PART B:
OPTIMEZED DESIGN OF ISOGRID AND ANISOGRID LATTICE STRUCTURES
Proceedings 55th IAC International Astronautical Congress IAF, October 4 - 8 2004 Vancouver Canada

STRUTTURE LATTICE ANISOGRID
REALIZZAZIONE DI PROTOTIPI PIANI E CILINDRICI

STRUTTURE ANISOGRID
ANALISI FEM DEL PROTOTIPO CILINDRICO
Raggio: 79.5 mm Lunghezza: 300 mm Rinforzi elicoidali: 20
Rinforzi circonferenziali: 7 Sezione: 10 x 6 mm

TEST MECCANICI
M. Marchetti, M. Regi, F. Mancia
DAMAGE RESPONSE OF ANISOGRID LATTICE AEROSPACE STRUCTURES
Proceedings dell’ICOSAAR2005 9th International Conference on Structural Safety and Reliability Rome, Italy, June 19 – 23 2005

TEST MECCANICI
BASE
M. Marchetti, M. Regi, F. Mancia
DAMAGE RESPONSE OF ANISOGRID LATTICE AEROSPACE STRUCTURES,
Proceedings dell’ICOSAAR2005 9th International Conference on Structural Safety and Reliability Rome, Italy, June 19 – 23 2005
TESTA

DESIGN DI UNA PIASTRA E DI UN
PANNELLO LATTICE ANISOGRID

DESIGN DI UNA PIASTRA E DI UN
PANNELLO LATTICE ANISOGRID

DESIGN DI UNA PIASTRA E DI UN
PANNELLO LATTICE ANISOGRID

DESIGN DI UNA PIASTRA E DI UN
PANNELLO LATTICE ANISOGRID

PIASTRA E PANNELLO COFIN
L = 300 mm
ac = 60 mm
ah = 49.7 mm
d = 54.6 mm
a = 27.3 mm
h = 13.6 mm
φφ = 24.5 °
H = 10 mm
bc = bh = 5 mm
curvatura = 0.3 m

PIASTRA E PANNELLO COFIN

PIASTRA E PANNELLO

LO STAMPO

LO STAMPO

LO STAMPO

LO STAMPO

SUPERFICI “NANOSTRUTTURATE
NANOSTRUTTURATE”

TEST MECCANICI CON
CARICHI MULTIASSIALI

PUBBLICAZIONI
M. Regi, M. Marchetti, Marchetti,
G. Allegri, F. Mancia - STUDIO DI STRUTTURE MULTIGRID RINFORZATE CON NANOTUBI IN CARBONIO CARBONIO
PER
APPLICAZIONI SPAZIALI, SPAZIALI,
Atti del XVII Congresso Nazionale AIDAA Roma 15 - 19/09/2003, vol. 1, pag. 517
M. Regi, M. Marchetti, F. Mancia, G. Allegri - ANALISI SEM DI CARBON NANOTUBES, NANOTUBES,
Aerotecnica Missili e Spazio vol. 82 n° n 4
M. Regi, M. Marchetti, F. Mancia, S. Laurenzi, R. Procopio – SVILUPPO DI METODOLOGIE PER LE ANALISI STEM DEI NANOTUBI IN
CARBONIO, CARBONIO,
Aerotecnica Missili e Spazio vol. 83 n° n 1
M. Regi, F. Mancia, M. Marchetti – DESIGN AND CHARACTERIZATION OF ANISOGRID LATTICE STRUCTURES WITH CARBON
NANOTUBES, NANOTUBES,
Proceedings International Workshop on MEMS and Nanotechnology Integration (MNI): Application, 10 - 11 Maggio 2004,
Montreux (Svizzera)
M. Regi, M. Marchetti, F. Mancia, G. Allegri - SYNTHESIS OF CARBON NANOTUBES AND THEIR APPLICATION IN “ANISOGRID
ANISOGRID
LATTICE STRUCTURES”, STRUCTURES , Proceedings SEM X International Congress & Exposition on Experimental Experimental
and Applied Mechanics, 5th
International Symposium on MEMS and Nanotechnology, June 7 -10 10 2004 Costa Mesa California USA
M. Regi, F. Mancia, M. Marchetti – PRODUZIONE E CARATTERIZZAZIONE DI NANOTUBI IN CARBONIO, Atti I° I Simposio sulle
Tecnologie Avanzate “Sviluppo Sviluppo delle Nanotecnologie: Applicazioni per la Difesa”, Difesa , Roma 30 Giugno 2004, Ministero della Difesa,
Segretariato Generale della Difesa e Direzione degli Armamenti V Reparto Ricerca Tecnologica
M. Regi, F. Mancia, M. Marchetti – SYNTHESIS OF CARBON NANOTUBES AND THEIR APPLICATION IN “ANISOGRID ANISOGRID LATTICE
STRUCTURES”, STRUCTURES , Proceedings International Conference on Experimental Mechanics ICEM12, 29 August – 2 September 2004 Bari Italia
M. Regi, F. Mancia, M. Marchetti, G. Totaro, F. De Nicola, V. V. Vasiliev, A. F. Rasin – NANOSTRUCTURED COMPOSITE MATERIALS
AND ANISOGRID LATTICE STRUCTURES FOR AEROSPACE APPLICATIONS, PART PART
A: SYNTHESIS OF CARBON NANOTUBES
AND THEIR APPLICATION IN “ANISOGRID ANISOGRID LATTICE STRUCTURES”, STRUCTURES , PART B: OPTIMEZED DESIGN OF ISOGRID AND
ANISOGRID LATTICE STRUCTURES, STRUCTURES,
Proceedings 55th IAC International Astronautical Congress IAF, October 4 - 8 2004 Vancouver
Canada
S. Bellucci, Bellucci,
C. Balasubramanian, Balasubramanian,
F. Mancia, Mancia,
M. Marchetti, Marchetti,
M. Regi, Regi,
F. Tombolini – ELECTRICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF
COMPOSITE MATERIALS BASED ON CARBON NANOTUBES FOR AEROSPACE APPLICATIONS
APPLICATIONS,
, Proceedings (Poster + Paper)
Canues 2004, Conference on Micro-Nano
Micro Nano-Technologies Technologies for Aerospace Applications: From Concepts to Systems, Systems,
1-5 1 5 November 2004,
Monterey California USA
S. Bellucci, Bellucci,
C. Balasubramanian, Balasubramanian,
F. Mancia, Mancia,
M. Marchetti, Marchetti,
M. Regi, Regi,
F. Tombolini – COMPOSITE MATERIALS BASED ON CARBON
NANOTUBES FOR AEROSPACE APPLICATIONS, APPLICATIONS,
Proceedings (Poster + Paper) ICEM04 International Conference on on
Experimental
Mechanics, 29 November – 1 December 2004 Singapore
M. Regi, M. Marchetti, Marchetti,
F. Mancia – ANALISI DEI PROCESSI AD ARCO VOLTAICO (ARC DISCHARGE) PER INCREMENTARE INCREMENTARE
LA
SINTESI DEI NANOTUBI IN CARBONIO, CARBONIO,
Aerotecnica Missili e Spazio vol. 83 n° n 3
S. Bellucci, C. Balasubramanian, F. Mancia, M. Marchetti, Marchetti,
M. Regi – COMPOSITE MATERIALS BASED ON CARBON NANOTUBES
FOR AEROSPACE APPLICATIONS, APPLICATIONS,
Proceedings dell’EUROPOLYMER dell EUROPOLYMER CONFERENCE 2005 (EUPOC 2005), Polymers in Nanoscience
Nanoscience
and Nanotechnology, 29 may – 3 june 2005 Palazzo Feltrinelli, Gargnano, Lago di Garda
M. Marchetti, Marchetti,
M. Regi, Regi,
F. Mancia – DAMAGE RESPONSE OF ANISOGRID LATTICE AEROSPACE STRUCTURES,
STRUCTURES,
Proceedings
dell’ICOSAAR2005 dell ICOSAAR2005 9th International Conference on Structural Safety and and
Reliability Rome, Italy, June 19 – 23 2005
M. Regi, M. Marchetti – SVILUPPO DI MODELLI NUMERICI PER IL DESIGN DI STRUTTURE ISOGRID, ISOGRID,
Aerotecnica Missili e Spazio vol.
84 n° n 2
M. Regi, M. Marchetti - STUDIO DI STRUTTURE MULTIGRID RINFORZATE CON COMPOSITI POLIMERICI POLIMERICI
AVANZATI PER
APPLICAZIONI SPAZIALI, SPAZIALI,
Atti del XVIII Congresso Nazionale AIDAA Volterra (Pi) 19 – 22 Settembre 2005

ATTIVITA’ ATTIVITA DI RICERCA
Progetto MIUR/COFIN 2004 (protocollo 2004099859_004): “Validazione
Validazione numerico
sperimentale di strutture multistrato e anisogrid per fusoliere in composito di
velivoli realizzate con tecnologie avanzate” avanzate
Studio di strutture multigrid rinforzate con nanotubi in carbonio carbonio
per applicazioni
aerospaziali (Contratto ( Contratto di Ricerca DIAA – CSM Centro Sviluppo Materiali) Materiali)
RTM (Contratto ( Contratto di Ricerca DIAA – AGUSTA di Anagni) Anagni
Studio e realizzazione di superfici selettive in frequenza ottenute ottenute
tramite
materiali compositi polimerici nanostrutturati (Contratto ( Contratto di Ricerca DIAA –
SELEX Sistemi Integrati) Integrati
Sviluppo di propellenti solidi nanostrutturati per applicazioni missilistiche (DIAA ( DIAA
– Dipartimento di Energetica del Politecnico di Milano) Milano
Sintesi di materiali nanostrutturati (nanotubi di carbonio e di nutruro di
alluminio) mediante tecniche ad arco e CVD (DIAA ( DIAA – Laboratori Nazionali di
Frascati INFN) INFN
Si desidera, inoltre, ringraziare l’Ing. l Ing. Mario Sarasso, l’Ing. l Ing. Angelo Franciosa e il
Sig. Benedetto Collacchi della Sistema Compositi S.p.A. presso cui sono stati
eseguiti gli avvolgimenti dei prototipi cilindrici anisogrid.