Centri di ricerca M.A.R.T.A.Laboratorio di Modellazione e Analisi Numerica (MAN)

La corretta modellazione dei sistemi meccanici si rivela fondamentale nella progettazione dei sistemi aerospaziale a causa della necessità di una valutazione accurata del comportamento degli stessi e richiede nello stesso tempo una riduzione degli oneri computazionali.

Per quanto riguarda i sistemi meccanici continui, l’attenzione è focalizzata sulla modellazione dei materiali, dei fenomeni fluidodinamici e sulle interazioni fluido-struttura, tenendo anche conto di eventuali fenomeni di scala o multi-fisica.

La modellazione e l’analisi numerica dei sistemi meccanici discreti è invece usata i) per prevedere il comportamento dinamico di componenti multi-dominio interagenti (anche tenendo conto dell’ambiente operativo e delle incertezze) e ii) per progettare sistemi di controllo ottimali anche mediante l’uso di algoritmi euristici basati sul comportamento sociale degli stormi.

Il laboratorio di Modellazione e Analisi Numerica MAN è dotato di workstations ad alte prestazioni e di software di programmazione e calcolo per attività di ricerca come Matlab®, Ansys®, Comsol Multiphysics® e LabVIEW.

Il laboratorio di modellazione e analisi numerica è utilizzato anche per attività didattiche destinate agli studenti del Corso di laurea in Ingegneria aerospaziale, nell’ambito degli insegnamenti di “Aerodinamica”, “Meccanica del volo”, “Impianti aerospaziali”, “Costruzioni e strutture aerospaziali” e “Principi di simulazione del volo”. Le attività comprendono anche l’implementazione e l’analisi di modelli numerici come parte di stage e tesi di laurea.

SIADD “Soluzioni Innovative per la qualità e la sostenibilità dei processi di ADDitive manufacturing” PON “Ricerca e Innovazione” 2014-2020, finanziato Ministero dell’Istruzione dell’Università e della Ricerca. Area di specializzazione: Fabbrica Intelligente.

DAVYD “Sviluppo di tecnologie innovative per superfici di controllo e attuazione carrelli d’atterraggio” PON “Ricerca e Innovazione” 2014-2020, finanziato Ministero dell’Istruzione dell’Università e della Ricerca. Area di specializzazione: Aerospazio.

CASTLE “CAbin Systems design Toward passenger welLbEing” Clean Sky II. Attività di consulenza per il Politecnico di Torino.

Nell’ambito della dinamica dei sistemi le attività di ricerca svolte nel laboratorio riguardano:

• La modellazione e l’analisi dei carrelli d’atterraggio per lo studio delle vibrazioni e dei sistemi di controllo attivi ed adattivi per lo smorzamento delle stesse.
• La modellazione e l’analisi di sistemi di controllo attivi ed adattivi del flutter mediante l’uso di attuatori piezoelettrici
• La modellazione e l’analisi di sistemi di controllo del volo adattivi e fault tollerant
• Lo studio di sistemi di controllo ottimo ed adattivo
• L’analisi a robustezza stocastica Monte Carlo dei sistemi
• L’ottimizzazione euristica basata sui modelli sociali degli stormi
• La realizzazione di simulatori di traiettoria anche a fini didattici
• La modellazione e l’analisi della risposta del corpo umano in condizioni di turbolenza

Nell’ambito dei sistemi continui e strutturali sono condotte attività di modellazione computazionale di solidi metallici realizzati in manifattura additiva per:

• studiare l’influenza della porosità sulla risposta meccanica;
• simularne il comportamento statico, a fatica, a creep e a frattura
• studiare nuovi ed efficienti approcci di modellazione con elementi beam di strutture lattice.

Sempre nell’ambito strutturale sono condotte attività di modellazione e analisi di laminati in materiale composito anche ad angolo di fibra variabile con layer viscoelastici per smorzare le vibrazioni e ridurre la trasmissione del rumore all’interno della fusoliera.

1. 2022 Alaimo, A., Esposito, A., Faraci, P., Orlando, C., & Valenti, G. D. (2022). Human heart-related indexes behavior assessment for aerospace human-machine systems. IEEE Access.
2. 2021 Orlando, C., & Ricciardello, A. (2021). Analytic solution of the continuous particle swarm optimization problem. Optimization Letters, 15(6), 2005-2015.
3. 2021 Alaimo, A., Orlando, C., & Valvano, S. (2021). Analytical higher-order-theories for noise reduction analysis of viscoelastic composite multilayered shells. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 235(14), 2629-2636.
4. 2021 Vindigni, C. R., Orlando, C., & Milazzo, A. (2021). Computational Analysis of the Active Control of Incompressible Airfoil Flutter Vibration Using a Piezoelectric V-Stack Actuator. Vibration, 4(2), 369-394.
5. 2020 Vindigni, C. R., & Orlando, C. (2020). A Gain Scheduling Control of Incompressible Airfoil Flutter Tuned by the Population Decline Swarm Optimizer—PDSO. Aerotecnica Missili & Spazio, 1-14.
6. 2019 Alaimo, A., Orlando, C., & Valvano, S. (2019). An alternative approach for modal analysis of stiffened thin-walled structures with advanced plate elements. European Journal of Mechanics- A/Solids, 77,
7. 2019 Alaimo, , Orlando, C., & Valvano, S. (2019). Analytical frequency response solution for composite plates embedding viscoelastic layers. Aerospace Science and Technology, 92, 429- 445.
8. 2019 Valvano, , Alaimo, A., & Orlando, C. (2019). Sound transmission analysis of viscoelastic composite multilayered shells structures. Aerospace, 6(6), 69.
9. 2019 Valvano, S., Orlando, C., & Alaimo, A. (2019). Design of a noise reduction passive control system based on viscoelastic multilayered plate using PDSO. Mechanical Systems and Signal Processing, 123, 153-173.
10. 2019 Alaimo, A., Esposito, A., & Orlando, C. (2019). P D SO tuning of PFC-SAC fault tolerant flight control Advances in aircraft and spacecraft science, 6(5), 349-369.
11. 2018 Alaimo, A., Esposito, A., Orlando, C., & Tesoriere, G. (2018). A Pilot mental workload case study in a Full Flight Aerotecnica Missili & Spazio, 97(1), 27-33.
12. 2017 Orlando Calogero, Alaimo Andrea (2017). A robust active control system for shimmy damping in the presence of free play and uncertainties. MECHANICAL SYSTEMS AND SIGNAL PROCESSING, vol. 84, p. 551-569, ISSN: 0888-3270, doi: 1016/j.ymssp.2016.07.038
13. 2017 Alaimo Andrea, Davì Giuseppe, Milazzo Alberto, Orlando Calogero (2017). Analytical solution for composite layered beam subjected to uniformly distributed MECHANICS OF ADVANCED MATERIALS AND STRUCTURES, p. 1-10, ISSN: 1537-6494, doi: 10.1080/15376494.2016.1227512
14. 2017 Ricciardello Angela, Orlando Calogero, Milazzo Cristina L. R., Artale Valeria (2017). Comparison of GA and PSO approaches for the direct and LQR tuning of a multirotor PD JOURNAL OF INDUSTRIAL AND MANAGEMENT OPTIMIZATION, vol. 13, p. 32, ISSN: 1547-5816, doi: 10.3934/jimo.2017032
15. 2016 Alaimo A, Artale V, Barbaraci G, Milazzo C.L.R, Orlando C, Ricciardello A (2016). LQR-PID control applied to hexacopter flight. JOURNAL OF NUMERICAL ANALYSIS, INDUSTRIAL AND APPLIED MATHEMATICS, vol. 9-10, 47-56, ISSN: 1790-8140
16. 2016 Alaimo Andrea, Milazzo Alberto, Orlando Calogero (2016). Nonlinear model based particle swarm optimization of PID shimmy damping ADVANCES IN AIRCRAFT AND SPACECRAFT SCIENCE, vol. 3, p. 211-224, ISSN: 2287-528X, doi: 10.12989/aas.2016.3.2.211
17. 2016 Alaimo , Milazzo A., Orlando C. (2016). A smart composite-piezoelectric one-dimensional finite element model for vibration damping analysis. JOURNAL OF INTELLIGENT MATERIAL SYSTEMS AND STRUCTURES, vol. 27 (10), p. 1362-1375, ISSN: 1045-389X, doi: 10.1177/1045389X15591380