Cos'è l'aeroelasticità?

L'aeroelasticità è lo studio dell'interazione di sollecitazioni aerodinamiche, inerzia e risposte elastiche nelle strutture fisiche.Tali interazioni possono produrre risposte statiche e dinamiche.Le risposte dinamiche instabili nei componenti possono portare a guasti strutturali in determinate condizioni.L'aeroelasticità si occupa in genere della progettazione di strutture per essere stabili se sottoposte a un flusso d'aria dinamico.Queste strutture sono spesso aerei, ma possono anche includere ponti, turbine eoliche e altri elementi a base terrestre.

La maggior parte dei materiali, compresi i metalli, presenta un comportamento elastico quando rispondi a sollecitazioni esterne.I materiali elastici torneranno alle dimensioni e alla forma originali se non sono deformati oltre una quantità critica.Pur essendo deformato, si allungheranno o si restringeranno in base al livello di stress applicato.Una molla di metallo si estende se tirata ai bordi, ma non rimane permanentemente deformata dopo che è stata rilasciata.In effetti, anche pezzi solidi di metallo si comportano in questo modo.

In un aereo, le forze aerodinamiche esterne applicano lo stress meccanico alle ali e al corpo principale.In termini di aeroelasticità, questo stress è simile a uno stress applicato direttamente al materiale mdash; ad esempio, dal posizionare pesi sull'aereo.In risposta, la struttura dell'aereo si deformerà leggermente dovuta.Ciò modificherà leggermente la forma del piano, che a sua volta influenzerà l'esatta sollecitazione aerodinamica.In uno scenario statico, la risposta strutturale dell'aereo raggiungerà l'equilibrio con le nuove sollecitazioni aerodinamiche.

Quando una struttura inizia a deformarsi a causa delle sollecitazioni aerodinamiche, otterrà inerzia o moto, mentre si muove per cambiare forma.Una volta raggiunta la sua nuova posizione di "equilibrio", non si ferma immediatamente;Piuttosto, supera questa posizione perché ha guadagnato inerzia.Le sollecitazioni aerodinamiche possono tendere a ripristinare la struttura a forma di equilibrio, ma a volte può verificarsi un'oscillazione.Richiede attrito o una sorta di forza di smorzamento per rallentare questa oscillazione.In altre parole, la struttura può avere una forma di equilibrio, ma se raccoglie troppa inerzia ogni volta che si muove verso quella forma, sarà in un equilibrio instabile.

Molte persone hanno assistito a questo importante aspetto dell'aeroelasticità il 7 novembre 1940, quando il Tacoma si restringe nello stato degli Stati Uniti di Washington iniziò a vibrare a causa dei forti venti.La frequenza naturale del ponte, che è correlata alla velocità con cui vibra il ponte, è stata simile alla velocità che il vento ha cambiato le direzioni.Quando ciò accade, il vento può far vibrare sempre più il ponte.Nel caso di Tacoma Narrows Bridge, la vibrazione strutturale in fuga ha portato alla distruzione del ponte.Questo evento ha portato ad un aumento dell'interesse e della ricerca di aeroelasticità.