ANALISI DINAMICA FEM DI PIASTRE A SPESSORE VARIABILE

Technological innovations such as 3D printing, additive manufacturing, and topology optimization allow for the design of structural elements with improved dynamic performance and reduced weight. Variable thickness plates with sinusoidal profiles are the result of these new technologies. Their unique geometry enables the filtering of specific frequencies, absorbing noise and vibrations. Unfortunately, the complexity of the profile makes it difficult to study using traditional 3D models, which are computationally expensive. By exploring the node-dependent kinematic approach based on the Carrera Unified Formulation and employing Lagrange functions, we are able to implement adaptive finite elements. Thanks to the simplifications of the 2D model kinematics that these elements entail, they can be adapted to the geometry of variable thickness plates. Frequency response analyses will be conducted, and comparing these elements with traditional 3D elements such as Hex20 will save computational costs on analyses of complex geometries, reducing workload and enabling more advanced studies.

Innovazioni tecnologiche come la stampa 3D, la manifattura additiva e l’ottimizzazione topologica consentono la progettazione di elementi strutturali con prestazioni dinamiche migliorate e peso ridotto. Le piastre a spessore variabile con andamento sinusoidale sono frutto di queste nuove tecnologie. La loro particolare geometria permette di filtrare determinate frequenze, assorbendo rumore e vibrazioni. Purtroppo, la complessità del profilo rende difficile uno studio attraverso i modelli 3D classici, che risultano dispendiosi dal punto di vista computazionale. Esplorando l’approccio node-dependent kinematic basato sulla Carrera Unified Formulation, adoperando le funzioni di Lagrange, siamo in grado di implementare gli elementi finiti adattivi. Grazie alle semplificazioni della cinematica del modello 2D che questi elementi comportano si possono adattare alla geometria delle piastre a spessore variabile. Verranno eseguite analisi di risposta in frequenza, e il confronto di questi elementi con i classici elementi 3D come gli Hex20 permetterà di risparmiare costo computazionale su analisi di geometrie complesse, riducendo il carico di lavoro e permettendo studi più avanzati.