Tesi di laurea

Analisi strutturale di un retroreflettore

retroreflettore misura

Il presente lavoro riguarda l’analisi strutturale di un retroreflettore a spigolo di cubo (hollow CCR, Corner Cube Retro-reflector). Il lavoro si inserisce come proseguimento di uno studio preliminare svolto al GSFC, Goddard Space Flight Center.

retro-reflettore

I classici retroreflettori sono dei pezzi solidi di quarzo. Quelli di nuova generazione sono cavi (hollow) e molto più leggeri. Consistono solo di tre facce riflettenti. Questi oggetti sono molto utilizzati in campo spaziale. Sin dalla missione Apollo 11 infatti ne fu portato un array sulla Luna.

Il software ANSYS è stato impiegato per l’analisi strutturale di tre diversi design. Sono stati dunque generati degli script in APDL, ANSYS Parametric Design Language, per variare i parametri del modello. Variazioni in termini geometrici, di mesh e delle caratteristiche dei materiali sono stati apportati ai modelli. Questo approccio è sicuramente oneroso ma sicuramente garantisce una maggior flessibilità di progettazione ed analisi.

mesh reflettore

Analisi numeriche sul retroreflettore

Sono state effettuate per ogni retroreflettore le seguenti indagini:

  • 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 in MATLAB. Tale analisi serve 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. Attraverso una campagna di misure con una macchina di misura a coordinate si è provveduto a valutare tutti i parametri poi utilizzati nei modelli in ANSYS.

retroreflettore results

L’aspetto più interessante del lavoro è stata la modellazione dello strato di colla che unisce i vari specchi del CCR. 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.

Clicca qui sotto per scaricare la relazione completa del progetto.

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