Ottimizzazione topologica di componenti aerospaziali con vincoli sulle frequenze naturali

Lo scopo di questo elaborato è implementare un algoritmo che effettui un'ottimizzazione topologica di strutture tridimensionali considerando come vincolo il valore della prima frequenza naturale del corpo. E' stato sviluppato e implementato un algoritmo compatto che non richiede una grande potenza di calcolo. Il codice è basato su un approccio che calcola la densità di ciascun elemento in cui viene discretizzata la struttura di partenza, ed è basato su un adattamento del metodo SIMP (Solid Isotropic Material with Penalization). L'algoritmo è utile per effettuare un'ottimizzazione che aumenti una delle frequenze naturali della struttura di partenza di una percentuale scelta dall'utente. Il punto di partenza è stato uno script pubblicato in letteratura che è stato modificato. L'algoritmo, inizialmente, risolve il problema agli autovalori per la ricerca delle frequenze naturali di un corpo tridimensionale e, successivamente, effettua una valutazione degli elementi che sono più influenti nella variazione globale delle frequenze naturali, definendo, in questo modo, quali elementi rimuovere per modificare il comportamento della struttura. Sono stati implementati due script: il primo ha come obiettivo il raggiungimento di un'ottimizzazione delle frequenze naturali usando come vincolo la frazione di volume finale impostata dall'utente; il secondo, invece, mira ad ottenere un'ottimizzazione per minima compliance in cui la struttura finale abbia una frequenza naturale maggiore di quella del corpo iniziale. Vengono, quindi, presentati alcuni casi studio di interesse per il settore aerospaziale sviluppati con i codici implementati. I risultati ottenuti sono stati comparati con quelli forniti da codici commerciali per validare il metodo. Al termine del lavoro emerge come i due algoritmi sviluppati siano in grado di fornire risultati abbastanza in linea con quanto ottenuto dai codici commerciali.