Estudo do fenômeno de instabilidade de estruturas cilíndricas de paredes finas submetidas ao carregamento de pressão externa

Thin walled cylindrical shells are widely used in many areas of industry, including civil, mechanical, nuclear, marine, petroleum and aerospace engineering. The wide application of thin cylindrical shells and the importance of instability phenomenon are the motivation basis to this study, since these factors have a great importance in engineering projects. It is presented a detailed study about the instability of cylindrical shells based on theoretical calculation, which results are compared with finite elements method calculation. The loading and boundary conditions analyzed are based on the most common types verified in real engineering projects and refer respectively to lateral (external) pressure and cylinders with simply supported edges. The calculation based on the finite elements method was executed with ANSYS 13.0 software. The results obtained with this calculation are in good agreement with the analytical theory presented in the technical note NACA No 1341 (BATDORF, 1947) considering a wide range of applicability. On the other hand, the analytical method presented in the book Theory of Elastic Stability (TIMOSHENKO; GERE, 1936) has a very restrict applicability and has presented considerable deviations in a great sort of the analyzed casesAs estruturas com formato de cascas cilíndricas de paredes finas são amplamente utilizadas em diversos ramos da indústria, incluindo as áreas de engenharia civil, mecânica, nuclear, naval, petróleo, aeroespacial, entre outras. A vasta aplicabilidade das cascas cilíndricas e a importância do conhecimento sobre o fenômeno da instabilidade constituem as principais motivações para realização deste trabalho, uma vez que tais fatores possuem grande importância no desenvolvimento de projetos de engenharia. Apresenta-se um estudo detalhado sobre a análise da instabilidade de cascas cilíndricas baseado em teorias analíticas, cujos resultados são comparados com os resultados obtidos pelo método dos elementos finitos. O tipo de carregamento e as condições de contorno analisadas baseiam-se nos tipos mais comuns encontrados nos projetos de engenharia e se referem respectivamente à pressão externa e a restrição radial do deslocamento nas bordas das extremidades dos cilindros. Os cálculos baseados no método dos elementos finitos foram executados com o auxílio do programa ANSYS 13.0. Os resultados obtidos com esses cálculos possuem grande coerência com a teoria apresentada na nota técnica NACA No 1341 (BATDORF, 1947), considerando uma larga faixa de aplicação. Por outro lado, o método apresentado no livro Theory of Elastic Stability (TIMOSHENKO; GERE, 1936) possui aplicação restrita e apresentou desvios consideráveis em vários caso