Introduzione ai fenomeni aeroelastici nell'ingegneria strutturale

Nel presente capitolo sono trattate le oscillazioni strutturali aeroelastiche indotte da flussi subsonici ed i fenomeni di instabilità aerodinamica innescati dalla presenza delle forze di interazione fluido-struttura. Nel settore dell’ingegneria del vento, i fenomeni aeroelastici sono fino ad oggi classificati in quattro categorie principali: (1) il distacco dei vortici e il fenomeno della sincronizzazione (“lock-in”); (2) le oscillazioni gallopanti (“galloping”); (3) la divergenza torsionale; (4) il “flutter”. I fenomeni (1), (2) e (4) sono esempi di instabilità dinamica (per velocità superiori a quella critica il sistema raggiunge una nuova configurazione caratterizzata da un regime di oscillazione stazionaria) mentre la divergenza torsionale è un classico caso di instabilità statica (il sistema raggiunge una nuova configurazione statica come avviene nei problemi di instabilità dell’equilibrio). Nonostante tutti questi fenomeni siano il risultato di particolari condizioni di instabilità aeroelastica e, come tali, possano in linea di principio venire ricondotti ad una impostazione concettuale comune [1], in letteratura sono solitamente affrontati in forma disgiunta [2,3]. Questo sarà l’approccio adottato nel seguito, nell’ottica di fornire una breve introduzione al problema, che resta ancora oggi non completamente chiaro in tutti i suoi aspetti e quindi oggetto di numerose ricerche scientifiche. Per ogni fenomeno, dopo una interpretazione fisica dello stesso, si evidenzierà una possibile formulazione matematica.