Analysis of the structural behaviour of stiffened panels subjected to compressive loading conditions

Abstract

Stiffened panels form the basic structural building blocks of airplanes, vessels and other structures with high requirements of strength-to-weight ratio. As a consequence it is crucial to understand the behaviour of these type of panels. Since buckling is the primary mode of failure of stiffened panels, it will be the focus in the present work. In the present work it was carried out several analysis, using the simulation software Abaqus, in order to study the buckling and postbuckling behaviour. Two different panels were tested in this thesis, the first one an aluminium stiffened panel, which its main goal was to understand the methodologies involved in the analysis of the buckling behaviour, and the second one a composite stiffened which its main goal was to find the proper tools to simulate its behaviour. Therefore, two different methods were used, the Riks method was used to analyse the aluminium panel and the Stabilize method to analyse the composite panel. The behaviour of stiffened panels are influenced by several parameters such as, the number and type of elements, the skin-stringer connection, the boundary conditions, the magnitude of imperfections, etc. So in the present work, those parameters were taken into account and its influence will be shown.

Os painéis reforçados formam as estruturas básicas de construção de aviões, navios e outras estruturas que exijam uma elevada relação entre resistência e peso. Deste modo, é crucial perceber o comportamento deste tipo de painéis. Tendo em conta que a encurvadura é o modo principal de falha deste tipo de painéis, será o foco de estudo desta dissertação. No trabalho presente, foram realizadas várias análises de forma a estudar o comportamento de encurvadura e pós-encurvadura de painéis reforçados, utilizando para isso o software de simulação Abaqus. Foram testados dois painéis diferentes, sendo que o primeiro foi um painél de alumínio, com o objectivo de perceber as metodologias envolvidas na simulação de placas reforçadas, e o segundo, um painel compósito, com o objecto de encontrar as ferramentas adequadas para simular o seu comportamento. Para isso, dois métodos distintos foram utilizados, sendo que foi utilizado o método de Riks para analisar a placa de alumínio e para analisar a placa compósita foi ultizado o método de estabilização. O comportamento dos painéis reforçados é influênciado por vários parâmetros tais como, modelo numérico, ligação entre placa e reforço, condições de fronteira, magnitude de imperfeições, etc. Assim, todos esses parâmetros foram tidos em conta e a sua influência irá ser mostrada no trabalho presente.