Post-buckling analysis of curvilinearly stiffened variable angle tow composite panels

A semi-analytical formulation is developed for the non-linear analysis of variable stiffness composite skins combined with curvilinear stringers. A displacement-based formulation is adopted, in which the first-order shear deformation theory (FSDT) is applied to describe the generalized displacements and rotations of the plate and beam elements. Geometric non-linearities are introduced in the context of the von Kármán approximation. The Ritz method is employed and the displacement field is approximated by means of Legendre polynomials. The resulting set of non-linear algebraic governing equations is solved with an iterative-incremental procedure based on the Newton-Raphson method. The developed formulation proves to be a computationally efficient numerical approach for the analysis of the post-buckling response under multiple loading conditions. The accuracy of the method is assessed by comparing the obtained results against the finite elements, demonstrating the capacity of the developed formulation in proving the potential of the non-uniform stiffness architectures to work in the post-buckling field.

In questo lavoro si presenta una formulazione semi-analitica per l'analisi non lineare di pannelli a rigidezza variabile combinati con correnti curvilinei. L'approccio proposto fa riferimento ad una formulazione agli spostamenti, in cui la teoria di deformazione del primo ordine è applicata per la descrizione degli spostamenti generalizzati degli elementi di piastra e di trave. Le non linearità geometriche sono introdotte nel contesto della approssimazione di von Kármán. Il metodo di Ritz viene utilizzato per approssimare il campo di spostamento tramite i polinomi di Legendre. Il sistema di equazioni algebriche non lineari che ne risulta è risolto con una procedura iterativa-incrementale basata sul metodo di Newton-Raphson. L'approccio sviluppato si caratterizza per la sua efficienza computazionale, aspetto di particolare rilievo ed interesse nello studio del comportamento in campo post-critico dei pannelli sottili. L'accuratezza della formulazione sviluppata è dimostrata dal confronto con i risultati ottenuti attraverso analisi agli elementi finiti. La formulazione sviluppata si propone dunque come un valido ausilio nell'esplorazione di configurazioni strutturali non convenzionali progettate per operare in campo post-critico.