Behaviour of cylindrically curved panels under in-­plane stresses

Abstract

The objective of this work is to analyse the stability behaviour of cylindrically curved steel panels under generalised in‐plane compressive stresses and to develop design rules which overcome some limitations of current European Standards. For the simplest case of pure compressive axial stresses, the most relevant works have been revisited and analysed. In what concerns the elastic critical stress of cylindrically curved panels, it was concluded that the expressions which are currently available return non‑negligible errors. Relying on the finite element method and, at the same time, on an analytical formulation based on energy methods, new expressions presenting significant improvements and allowing obtaining the elastic critical stress also for panels under non‑uniform in-­plane loading are presented. Concerning the ultimate resistance, the proposed method also shows improvements, but its main contribution is that it allows obtaining the ultimate resistance also for panels under pure in-­plane bending and a direct application to cross‑sections. Finally, it is worth mentioning that, albeit it is not proposed any new method to compute the ultimate load of cylindrically curved panels under biaxial loading, the behaviour of curved panels under this type of loading is analysed relying exclusively on numerical methods.

O objectivo do presente trabalho é a análise da estabilidade de painéis cilín-dricos metálicos sujeitos a tensões de compressão no seu plano médio e o desenvolvimento de regras de dimensionamento que colmatem as limitações que as normas europeias actualmente apresentam. Para o caso mais simples, o da compressão uniaxial uniforme, os principais estudos foram reanalisados tendo-se concluindo que, no que respeita a tensão crítica elástica de painéis cilíndricos metálicos, as expressões disponíveis apresentam erros consideráveis. Recorrendo ao método dos elementos finitos e, paralelamente, a uma formulação analítica baseada em métodos energéticos, foram desenvolvidas novas expressões que melhoram significativamente os valores obtidos para tensão crítica e que permitem, também, calcular a mesma para painéis sujeitos a carregamentos de compressão não uniforme. Em relação à tensão última, o método agora proposto apresenta também melhorias significativas, mas é o primeiro a incluir a possibilidade de calcular a tensão última de painéis cilíndricos metálicos sujeitos a flexão pura no seu plano médio e a permitir uma aplicação directa a secções. Finalmente deve referir-se que, apesar de não se propor nenhum método para a obtenção da tensão última, o comportamento último de painéis cilíndricos sujeitos a compressão uniforme biaxial é caracterizado recorrendo a métodos exclusivamente numéricos.