ANALISI DELLO STATO DI SELF-STRESS DI UN BRACCIO MOBILE TENSEGRITY IN AMBIENTE MATLAB

Questa tesi è incentrata sullo studio e sull'analisi delle strutture tensegrity, strutture innovative le cui caratteristiche hanno attirato l’attenzione negli ultimi anni in numerosi campi di applicazione che vanno dall’architettura e ingegneria meccanica alla biomedicina e alla robotica avanzata. Tale interesse è dovuto al fatto che tali strutture presentano una combinazione pulita e armoniosa di due tipi di elementi strutturali soggetti a compressione e tensione, garantendo stabilità e resistenza nonostante l’assenza di vincoli esterni e la massa ridotta. Scopo principale della tesi è lo studio delle prestazioni, sotto il profilo strutturale e numerico, di un braccio mobile progettato secondo i principi delle strutture tensegrity, con particolare attenzione allo stato di pre-sollecitazione interna di ciascun elemento. Per il raggiungimento degli obiettivi, si è adottato un approccio basato sull’integrazione delle metodologie della meccanica delle strutture e delle tecniche di simulazione e modellazione computazionale, applicato in ambiente MATLAB. Il presente lavoro di tesi presenta un capitolo introduttivo in cui vengono richiamati i concetti di base, le origini storiche, le definizioni fondamentali e le principali applicazioni delle strutture tensegrity nei vari ambiti. Il capitolo 2 affronta lo studio dell’auto-equilibrio e della stabilità mediante la formulazione delle matrici di equilibrio (D) e di densità di forza (E), analizzando le condizioni di determinazione statica e cinematica e la condizione di non-degenerazione per strutture free-standing. A seguire, il capitolo 3 presenta il processo di analisi e progettazione dello stato di self-stress necessario per individuare lo stato di pre-sollecitazione ammissibile che rispetti le simmetrie della cella e il comportamento unilaterale dei componenti. Nel capitolo 4 viene illustrata la struttura del codice MATLAB appositamente sviluppato per lo studio del braccio mobile tensegrity. Infine, nel capitolo 5 vengono presentati e analizzati i casi in esame e i relativi risultati numerici ottenuti dalle simulazioni.