PROGETTAZIONE STATICA E VERIFICA A FATICA MEDIANTE F.E.M. DELL’ALA DI UN VELIVOLO PER L’AVIAZIONE GENERALE

The thesis work focuses on the application of advanced CAD modeling techniques and numerical FEM analysis for the fatigue design of the wings of a Cessna 172s aircraft. The study began with a theoretical exploration of flight dynamics and the main methodologies of aeronautical design, providing the necessary context for subsequent development. A CAD model of the aircraft's semi-wing was then created using Autodesk Inventor, accurately reproducing its geometry and structure. Particular attention was given to the selection of the airfoil, evaluating the aerodynamic characteristics of the NACA 23018 profile to optimize the lift-to-drag ratio. Following the modeling phase, an FEM analysis was conducted to assess the structural behavior of the wing under operational loads, identifying areas subjected to the highest stresses and verifying the safety of the components. Finally, a fatigue life estimation was performed using Miner and Palmgren’s rule, integrating considerations on maintenance strategies.

Il lavoro di tesi svolto si concentra sull’applicazione di tecniche avanzate di modellazione CAD e analisi numerica FEM, per la progettazione a fatica delle ali di un velivolo Cessna 172s. Il lavoro è iniziato con un approfondimento teorico sulla dinamica del volo e sulle principali metodologie di progettazione aeronautica, fornendo il contesto necessario per lo sviluppo successivo. In seguito, è stato realizzato un modello CAD della semiala del velivolo, tramite il software Autodesk Inventor riproducendo la sua geometria e struttura. Particolare attenzione è stata dedicata alla scelta del profilo alare, valutando le caratteristiche aerodinamiche del NACA 23018 per ottimizzare il rapporto portanza/resistenza. Dopo la modellazione, è stata condotta un’analisi FEM per valutare il comportamento strutturale dell’ala sotto carichi operativi, identificando le aree soggette a maggiori sollecitazioni e verificando la sicurezza dei componenti. Infine, è stata eseguita una stima della vita a fatica utilizzando la legge di Miner e Palmgren, integrando considerazioni sulle strategie di manutenzione.