1차원 변화단면을 갖는 양단고정 원호아치의 자유진동 해석

Free Vibrations of Clamped Circular Arches with Linear Variable Cross-Section

아치가 진동할 때 발생하는 변위에 의한 합응력과 질량을 갖는 아치요소에 발생하는 관성력에 대한 동적 평형방정식을 이용하여 회전관성을 고려한 변단면 원호아치의 자유진동을 지배하는 미분방정식을 유도하였다. 이 미분방정식을 1차원으로 변화하는 원형단면을 갖는 양단고정 아치에 적용시키고 시행착오적 고유치문제와 Runge-Kutta method를 이용하여 수치해석하였다. 수치해석 결과로 회전관성이 고유진동수에 미치는 영향을 고찰하고, 고유진동수와 단면비와의 관계, 고유진동수와 세장비와의 관계 및 고유진동수와 중심각과의 관계를 그림에 나타내었다.

The main purpose of the present paper is to present both the fundamental frequency and some higher free vibration frequencies for circular arches with variable section, in which rotatory inertia is included. The differential equations are derived for the in-plan free vibration of elastic circular arches with variable section. These equations were solved numerically for the linear variable circular cross-section with clamped-clamped end constraint. As the numerical results, the four lowest nondimensional natural frequencies presented as functions of the nondimensional system parameters : the end moment of inertia to crown moment of inertia ratio, the slenderness ratio, and the opening angle. The effect of rotatory inertia on the nondimensional natural frequency is also reported.