Analysis of metallic stiffened panels in buckling and post-buckling regime

Stiffened aluminium alloy panels are widely employed in aerospace structures, where weight reduction and stability are of primary importance. This thesis investigates the buckling and early post-buckling behaviour of a 600mm × 500mm aluminium alloy panel with four stringers. Analytical calculations based on classical plate theory are used to es tablish critical buckling loads and mode shapes as a preliminary analyses for a rectangular plate. These results are validated through linear static and eigenvalue buckling simulations performed using Abaqus. Geometric imperfections are introduced and assessed through nonlinear dynamic implicit analyses to evaluate the non-linear post buckling behaviour. Parametric study is applied to three and four stiffener configurations. Additional studies on potting and riveted joints reveal their effect on stiffness, deformation modes, and insta bility onset. The overall thesis performed the numerical analysis of stiffened aluminium alloy panels and future plan for the experimental activities.

I pannelli irrigiditi in lega di alluminio sono ampiamente impiegati nelle strutture aerospaziali, dove la riduzione del peso e la stabilità rivestono un ruolo fondamentale. Questa tesi analizza il comportamento a instabilità e il primo stadio di post-instabilità di un pannello in lega di alluminio di dimensioni 600mm × 500mm con quattro longheroni. I calcoli analitici basati sulla teoria classica delle piastre vengono utilizzati per determinare i carichi critici di instabilità e le forme modali come analisi preliminare per una piastra rettangolare. Tali risultati sono validati attraverso simulazioni statiche lineari e di buck ling agli autovalori eseguite con Abaqus. Imperfezioni geometriche vengono introdotte e valutate tramite analisi dinamiche implicite non lineari per studiare il comportamento post-buckling non lineare. È stato condotto uno studio parametrico su configurazioni con tre e quattro irrigidimenti. Analisi aggiuntive su resinature (potting) e giunzioni rivettate evidenziano il loro effetto sulla rigidezza, sulle modalità di deformazione e sull’insorgere dell’instabilità. La tesi nel suo complesso presenta l’analisi numerica di pannelli irrigiditi in lega di alluminio e propone un piano per future attività sperimentali.