Ottimizzazione topologica per la progettazione in ingegneria aerospaziale

Lo scopo dell'elaborato è valutare come possa essere affrontata la progettazione di un generico componente aerospaziale utilizzando la tecnica dell’ottimizzazione topologica. Vengono studiate tre differenti soluzioni per la progettazione dello stesso componente in base al requisito che si vuole rispettare: massimo spostamento, massima tensione e minima frequenza propria. A seconda dell’applicazione può essere dominante infatti uno di questi criteri: il contenimento della deformazione può evitare perdita di funzionalità, il rispetto di requisiti sulla tensione massima assicura la funzionalità del componente, mentre, in alcune applicazioni tipiche del campo aerospaziale e automotive, può essere importante evitare che un componente presenti frequenze di risonanza vicine a valori noti a priori. Per verificare come cambiano le forme del componente ottimizzato a seconda del tipo di criterio, sono stati studiati e successivamente modificati due codici Matlab presenti in letteratura, che sono stati implementati e modificati in modo da poter eseguire le tre differenti simulazioni. Il caso di studio scelto è una trave di dimensione 300x100x25mm, realizzata in alluminio 2024, con un incastro in un’estremità e con un carico applicato all’estremità opposta. Utilizzando l’ottimizzazione topologica è stato possibile ridurre il peso della struttura in percentuale pari al 20% rispetto ad un componente tradizionale completamente pieno.