Numerical Analysis of Free Vibration of Parabolic Arches with Hinged Ends

양단(兩端)힌지 포물선(抛物線)아치의 자유진동(自由振動)에 관한 연구(研究)

In this paper, the governing differential equations for the free vibration of uniform parabolic arches are derived on the basis of equilibrium equations of a small element of arch rib and the D'Alembert principle. A trial eigen value method is used for determining the natural frequencies and mode shapes. And the Runge-Kutta fourth order integration technique is also used in this method to perform the integration of the differential equations. A detailed study is made of the first mode for the symmetrical and anti-symmetrical vibrations of hinged arches with the Span length equal to 10 m. The effects of the rise of arch, the radius of gyration and the rotary inertia on free vibrations are presented in detail in curves and table.

본(本) 연구(硏究)에서는 아치의 미소요소(微小要素)에 대한 평형방정식(平衡方程式)과 D'Alembert의 원리(原理)를 이용(利用)하여 포물선(抛物線)아치의 자유진동(自由振動)에 관한 미분방정식(微分方程式)을 유도(誘導)하였고, 이 미분방정식(微分方程式)을 Runge-Kutta 적분기법(積分技法)에 적용(適用)하여 수치해석(數値解析)할 수 있는 알고리듬을 개발(開發)하였고 이를 콤퓨터 프로그램화(化) 하였다. 수치해석예제(數値解析例題)로는 아치의 지간(支間)길이가 10m인 양단(兩端)힌지 아치를 택(擇)하였으며 수치해석(數値解析)의 결과(結果)를 분석(分析)하여 아치의 높이, 회전반경(回轉半徑) 및 회전관성(回轉慣性)이 포물선(抛物線)아치의 자유진동(自由振動)에 미치는 영향(影響)에 대하여 고찰(考察)하였다.