Analisi strutturale di un retro-reflettore a spigolo di cubo cavo

Categoria: Tesi di laurea. Scritto da Riccardo Napolitano Sabato, 26 Marzo 2011

Il presente lavoro nasce dalla necessità di indagare una nuova generazione di retro-reflettori a spigolo di cubo (hollow CCR, Corner Cube Retro-reflector). Questi oggetti sono usatissimi per applicazioni spaziali, sin dalla missione Apollo 11 ne fu portato un array sulla Luna, ma anche civili ed edili.

Gli oggetti che sono stati sempre usati sono dei pezzi solidi di quarzo, mentre quelli di nuova generazione, molto più leggeri, sono cavi (hollow) e consistono solo delle tre facce riflettenti. Il lavoro si inserisce come proseguimento di uno studio preliminare svolto al GSFC, Goddard Space Flight Center.

Per avere un quadro generale sulla questione sono stati implementati in ANSYS, ex novo, tre diversi design. Sono stati dunque generati degli script in APDL, ANSYS Parametric Design Language, per ottenere facili variazioni in termini geometrici, di mesh e delle caratteristiche dei materiali. Quest’ultimo approccio è sicuramente più oneroso ma viene ad essere più versatile.

Per perpetuare gli obiettivi sovra esposti sono state effettuate per tutti e tre i design:

• Analisi Modale.
• Analisi Steady-State: carichi dinamici durante il lancio.
• Analisi di distorsione termica per sollecitazioni:
  • ΔT= (301-300)K tra spigolo e centro del CCR
  • T=380 K BULK su tutto il CCR
  • ΔT= (381-380)K tra spigolo e centro del CCR
• Analisi di integrità ottica, grazie al post-processing dei dati derivanti delle analisi termiche con il software MATLAB, atto ad individuare due parametri fondamentali per criteri ottici: Peak to Valley e la variazione degli angoli dal valore iniziale di 90°.

Lo studio è partito dalla caratterizzazione geometrica di un modello in Pyrex che si trova ai LNF, Laboratori Nazionali di Frascati, per essere studiato otticamente attraverso la SCF, Satellite and lunar laser ranging Characterization Facility. Dunque attraverso una campagna di misure con una CMM, Macchina di misura a coordinate si è provveduto a valutare tutti i parametri poi utilizzati nei modelli in ANSYS.

Inoltre l’aspetto più stimolante e interessante del lavoro è stato quello di modellare lo strato di colla che unisce i vari specchi del CCR. Per fare questo sono stati sviluppati due diversi modelli:

• Modello di adesivo con molle.
• Modello di adesivo con la tecnica del Sub-structuring e dunque utilizzo dei Super-elements;

Qui per vedere la tesi di laurea di Riccardo Napolitano.