Con applicazioni anche in campo aerospaziale e antisismico
Un nuovo ERC Starting Grant al Politecnico di Torino per lo sviluppo di metastrutture prenderà il via con il progetto R3DEFINE, una metodologia avanzata di modellazione agli elementi finiti sviluppata dal gruppo MUL2 e finalizzata allo sviluppo di un nuovo framework computazionale multifisico basato sulla Carrera Unified Formulation (CUF). Con il progetto R3DEFINE, il dottore ricercatore Riccardo Augello svilupperà nuovi modelli computazionali capaci di attenuare le vibrazioni senza rinunciare alla robustezza, con possibili applicazioni dal settore aerospaziale alla protezione antisismica.
“Con R3DEFINE vogliamo superare uno dei principali compromessi dell’isolamento delle vibrazioni: ottenere una risposta efficace a frequenze ultra-basse senza rinunciare alla capacità di sostenere carichi elevati – ha dichiarato il dottor Riccardo Augello – progetteremo metastrutture tridimensionali riconfigurabili, combinando simulazioni basate sulla Carrera Unified Formulation con la fabbricazione e la validazione sperimentale di prototipi. L’obiettivo è sviluppare soluzioni compatte e omnidirezionali, applicabili in tutti gli ambiti nei quali sia necessaria una marcata attenuazione delle vibrazioni in ingresso”.
Le metastrutture sono strutture ingegnerizzate le cui proprietà dipendono non soltanto dai materiali impiegati, ma soprattutto dalla geometria e dall’architettura interna. Modificando la disposizione dei loro elementi, è possibile farle passare da una configurazione all’altra e variare gli intervalli di frequenza nei quali le vibrazioni vengono isolate o filtrate. R3DEFINE sfrutterà questi meccanismi per ottenere un isolamento efficace a frequenze ultra-basse, mantenendo allo stesso tempo la robustezza e la capacità di sostenere carichi elevati.
Le simulazioni numeriche guideranno la progettazione e l’ottimizzazione di prototipi, che saranno successivamente fabbricati e validati attraverso prove sperimentali in più direzioni. L’obiettivo non è quindi soltanto sviluppare nuovi modelli computazionali, ma realizzare una piattaforma di metastrutture tridimensionali riconfigurabili, capaci di adattare la propria risposta e di attenuare vibrazioni provenienti da direzioni diverse. Una sfida che, se vinta, aprirebbe la strada a una nuova generazione di materiali e componenti per applicazioni avanzate. In ambito aerospaziale, un’applicazione concreta riguarda l’adattatore che collega il satellite al lanciatore. Durante il lancio, il carico utile è sottoposto a intense vibrazioni che possono danneggiarne i componenti o comprometterne il corretto funzionamento. L’integrazione di metastrutture nell’interfaccia potrebbe ridurre la trasmissione delle vibrazioni e aumentare la protezione del satellite durante le fasi più critiche della missione.
Anche nell’ingegneria antisismica le potenzialità sono significative: i dispositivi di isolamento sismico sfruttano spesso una bassa rigidezza dinamica per ridurre la trasmissione delle vibrazioni generate dai terremoti, ma questa caratteristica può comportare limitazioni nella capacità di sostenere carichi elevati. Le soluzioni sviluppate in R3DEFINE mirano a combinare elementi con elevata capacità portante ed elementi progettati per ridurre la rigidezza dinamica, contribuendo alla realizzazione di sistemi di protezione sismica più efficienti.
Uno degli obiettivi più ambiziosi di R3DEFINE è ottenere un isolamento omnidirezionale, capace cioè di attenuare le vibrazioni indipendentemente dalla direzione dalla quale provengono. Il raggiungimento di questo risultato richiede architetture realmente tridimensionali, la cui complessità rende oggi estremamente onerosa la simulazione e porta molti modelli a limitarsi a rappresentazioni bidimensionali.
Mara Martellotta
