Elementi finiti energetici per la previsione del campo vibratorio di strutture aeronautiche

The aim of this thesis is to acquire the capacity to use the Energy Finite Element Method (EFEM) and to assess the limits of applicability in the prediction of the vibrational field in aeronautical structures. The energy equations are solved numerically by implementing them into a finite element model. First the method is developed for isolated systems, then the concepts that allows the coupling of different systems together are introduced. A hybrid approach is implemented to improve the spatial description of the vibrational field at high frequencies. The solutions derived from analysis of isolated plates compared to solutions obtained with classical methods show that in general the EFEM provides a good approximation of the global solution, although it may locally deviate significantly. For built-up plate structures the approximation become less accurate but it still manage to provide an acceptable estimate of the overall energy.

Scopo di questa tesi è sia acquisire capacità di utilizzo del metodo degli Elementi Finiti Energetici (EFEM) che valutarne i limiti di applicabilità nell'ambito della previsione del campo vibratorio in strutture aeronautiche. Le equazioni energetiche vengono risolte numericamente grazie all'implementazione agli elementi finiti. Il metodo viene sviluppato prima per sistemi isolati, poi vengono introdotti i concetti che permettono l'accoppiamento di diversi sistemi tra di loro. Un approccio ibrido viene implementato per migliorare la descrizione spaziale del campo vibrazionale ad alte frequenze. Le soluzioni ricavate da analisi sulle piastre isolate confrontate con le soluzioni ricavate con metodi classici mostrano che in generale l'EFEM fornisce una buona approssimazione dell'andamento globale della soluzione, nonostante possa deviare significativamente a livello locale. Per sistemi di piastre collegate l'approssimazione diventa meno precisa ma riesce comunque a fornire una stima accettabile dell'andamente globale dell'energia.