Sommario
Il seguente lavoro ha l'obiettivo di determinare gli effetti strutturali su un modello di cassone alare controllato attivamente da attuatori piezoelettrici.
Nel primo capitolo vengono inizialmente descritti tali attuatori e definite le relazioni che ne regolano il comportamento. Ricavato che gli attuatori funzionano come sistemi meccanici del tipo massa- molla-smorzatore, si effettua l'analogia elettrica al fine di determinare un sistema elettrico, equivalente a quello meccanico, ma di più semplice risoluzione. Vengono, quindi, riportati dei risultati sperimentali che dimostrano la validità del sistema elettrico equivalente. Dopodiché, sono riportate alcune procedure di incollaggio degli attuatori piezoelettrici sulle superfici da controllare attivamente.Il capitolo termina con la descrizione di un'applicazione sperimentale degli attuatori di tipo MFC sul meccanismo di movimentazione delle superfici alari di un ornitottero.
Nel secondo capitolo si procede all'analisi strutturale di un modello di cassone alare in alluminio sui cui pannelli sono applicate patch di MFC; in questo modo si controlla attivamente la deformazione. Si procede, quindi, attraverso la teoria elementare, al calcolo degli sforzi nella struttura, della rotazione di ogni sezione normale all'asse longitudinale e dei valori della rigidezza torsionale e flessionale.
Il cassone è, inizialmente, costituito da una sola baia, per cui i risultati ottenuti sono di prima approssimazione. Successivamente viene aumentato il numero di baie, da tre fino a dieci, affinando il modello. La conseguenza di tale operazione è la convergenza dei risultati precedentemente ottenuti.
Nel terzo capitolo si studia un modello di cassone, sempre in alluminio, dove le patch di MFC, oltre che sui pannelli, sono applicate anche sui correnti. In questo modo si induce una flessione differenziale che incrementa il valore della rotazione dell'intera struttura. La metodologia di studio è la stessa utilizzata nel secondo capitolo.
Il quarto e quinto capitolo ripetono quanto fatto nel secondo e nel terzo, con la differenza che in questo caso si utilizzano materiali ortotropi quali: Carbon-Epoxy per i pannelli orizzontali, Glass- Epoxy per quelli verticali.
Nel sesto capitolo viene analizzato sempre lo stesso modello di cassone, ripetendo i casi indicati in precedenza, ma supponendo che non vi sia la presenza di alcun tipo di vincolo, ovvero il cassone sarà libero di deformarsi.
Le analisi sopra indicate sono effettuate utilizzando MATLAB.
Il lavoro termina con lo studio preliminare, tramite processo FEM, di un sistema di amplificazione degli spostamenti.
L'Input del sistema è uno spostamento dell'ordine del centesimo di millimetro ottenuto tramite allungamento di un braccio di movimentazione. Tale allungamento si ottiene applicando patch di MFC sul braccio in questione. Lo studio serve per dimostrare che gli spostamenti in Output sono dell'ordine del millimetro e verificare il modo in cui l'intera struttura si deforma. Il tutto è finalizzato alla caratterizzazione del cinematismo come sistema di movimentazione di parti mobili.
