Implementazione in linguaggio di programmazione C++ di codice per la ottimizzazione topologica di componenti aerospaziali

La seguente tesi presenta un codice in linguaggio C++ per la ottimizzazione topologica di componenti aerospaziali in 3 dimensioni. In particolare é stata eseguita la traduzione del codice Matlab "top3d" realizzato da K. Liu e A. Tovar dell'Università di ingegneria meccanica di Indianapolis, pubblicato online sulla rivista "Springer" in un articolo intitolato "An efficient 3D topology optimization code written in Matlab". L'algoritmo da me scritto, in aggiunta al codice numerico presenta anche una routine per la stampa a video del componente ottimizzato tramite l'utilizzo delle librerie OpenGL. Nella prima parte della tesi è descritto brevemente il processo di Additive Manufacturing che può essere utilizzato per la realizzazione di componenti come quelli che escono dall'ottimizzazione topologica. Nelle sezioni successive si passa alla descrizione del codice tratto dalla bibliografia e ad una breve descrizione del linguaggio di programmazione C++. Successivamente è descritta la implementazione in C++ dell'algoritmo per la ottimizzazione topologica e del codice di visualizzazione del componente realizzato, scritto sfruttando le librerie OpenGL. Il codice che ho realizzato in C++ è stato confrontato con il codice di riferimento in Matlab per verificare la corretta implementazione e come caso di validazione è stato scelto di ottimizzare una trave incastrata ad una estremità con un carico distribuito all'estremità opposta al vincolo. Sono poi mostrati alcuni esempi applicativi del codice con componenti di interesse per il settore aerospaziale: in particolare ho ottimizzato a livello concettuale un carrello d'atterraggio di aereo, un longherone per cassone alare ed una cerniera per collegare le superfici mobili alla struttura alare. L'uscita del processo di ottimizzazione permette di ottenere delle strutture ottimizzate in termini di peso e resistenza, parametri fondamentali da cui la progettazione in campo aerospaziale non può prescindere.