Design ottimo di un'antenna

L’Ottimizzazione Strutturale trova la configurazione di massima efficienza in termini di resistenza, rigidezza, costo, etc. Il primo esempio sistematico di Sintesi Strutturale è il famoso studio sul design ottimo delle travi pubblicato da Michell nel 1905. A partire dal 1960 sono stati proposti moltissimi nuovi algoritmi per trovare sempre più velocemente l’ottimo globale favorendo così la diffusione dei metodi di ottimizzazione in tutti i campi della moderna ingegneria. I codici di Ottimizzazione Strutturale, inizialmente sviluppati per applicazioni avanzate in campo aerospaziale, sono stati progressivamente integrati in codici ad elementi finiti di tipo general-purpose e si trovano comunemente implementati nei vari software commerciali. L’obiettivo del lavoro di tesi é quello di minimizzare il peso strutturale di un’antenna alta oltre 60 metri. La struttura viene modellata come una travatura reticolare spaziale in alluminio con 720 elementi collegati da 164 nodi. L’antenna deve sopportare carichi concentrati di 2.27 tonnellate agenti nella direzione Y-negativa in corrispondenza dei quattro nodi di sommità e altri carichi concentrati di 45.4 kg agenti sempre nella direzione Y-negativa in corrispondenza degli altri nodi liberi. L’ottimizzazione di peso dell’antenna viene condotta in presenza di limitazioni imposte sugli spostamenti nodali e sulle tensioni agenti negli elementi. Le variabili di design scelte nel processo di ottimizzazione sono le aree delle sezioni trasversali di ciascun elemento. Sfruttando la simmetria strutturale, gli elementi dell’antenna possono essere suddivisi in 20 gruppi ciascuno dei quali comprende 36 aste. Il problema di ottimizzazione affrontato nella tesi include quindi 20 variabili di sizing ciascuna delle quali corrisponde all’area della sezione trasversale di un gruppo di elementi. 4