Caratterizzazione numerico sperimentale in regime dinamico di profili aperti in parete sottile con sistemi regolari di forature

Oggetto di questa tesi è la caratterizzazione dinamica di profili aperti in parete sottile formati a freddo in acciaio muniti di condizioni a contorno con incastro ed estremo libero. Si è ritenuto di procedere tramite una illustrazione dei presupposti fattuali ed attenenti al modello scientifico di riferimento. Il lavoro ha un carattere sperimentale numerico dove si sono confrontati i risultati delle analisi sperimentali eseguiti sul profilo: dapprima si sono evinte le frequenze proprie dall’elemento trave attraverso prove ad impatto alle direzioni principali della sezione poi si è proceduto alla ricostruzione della sezione trasversale del profilo e del modello numerico della trave. L’obiettivo e le motivazioni che hanno portato a svolgere questo lavoro risiedono nell’interesse per l’applicazione del codice ad elementi finiti numerico e per le sue grandi potenzialità di utilizzo in svariati ambiti della ingegneria. Il metodo degli Elementi Finiti permette di risolvere il problema della determinazione dello stato di sforzo e deformazione in elementi in condizioni di carico per le quali non è reperibile o ricavabile la soluzione analitica. In questo metodo si discretizza il continuo, che ha infiniti gradi di libertà, con un insieme di elementi di dimensioni finite, tra loro interconnessi in punti predefiniti (nodi). Si assiste, ad un continuo progresso tecnologico capace di sempre più accurate simulazioni numeriche condotte nei diversi campi di applicazione, che spaziano, tra gli altri, dall’aeronautica, all’automobilismo, dalle costruzioni edili, agli studi di natura geologica. Per queste ragioni, si è ritenuto di cogliere l’occasione fornita da questo lavoro di tesi per iniziare ad approfondire le conoscenze in questo campo, toccando con mano tutte le problematiche, sia di natura matematica, sia di natura puramente tecnologica, legate alla realizzazione di un codice ad elementi finiti tridimensionali. La fase di approfondimento e studio è stata preceduta da quella sperimentale all’interno dei laboratori del dipartimento di meccanica strutturale dove con spirito proattivo si è allestita la strumentazione necessaria per le applicazioni di ricerca. È stato così possibile desumere dall’elemento empirico il dato astratto scientifico e così applicare le conoscenze teoriche acquisite lungo il piano di studi ed approfondire alcune tematiche di immenso rilievo. In primis vi è certamente quella legata ai requisiti di stabilità numerica dei metodi implementati, per il cui soddisfacimento si sono studiate ed applicate moderne soluzioni di calcolo adottate. Ulteriore profilo riguarda l’efficienza computazionale, per ottenere la quale si è cercato di ottimizzare al meglio le risorse ed i tempi di calcolo. Si è reso necessario un approfondito lavoro di rilievo in quanto, senza conseguire un elevato livello di prestazione e stabilità nelle simulazioni, non si sarebbero potuti successivamente ricavare dei risultati sufficientemente accurati. I risultati numerici delle simulazioni svolte al termine della stesura del codice si ritengono molto utili soprattutto alla luce del grado di difficoltà dei problemi affrontati.