전산구조공학 (Computational Structural Engineering)

한국전산구조공학회 (Computational Structural Engineering Institute of Korea)
권호 표지

3차원 케이블망의 초기평형상태 결정 및 정적 비선형 유한요소해석

Static Non-linear Finite Element Analysis of Spatial Cable Networks

  • 김문영 (성균관대학교 토목공학과) ;
  • 김남일 (성균과대학교 토목공학과) ;
  • 안상섭 (한국도로공사 도로연구소)
  • 발행 : 1998.03.01
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초록

두개의 케이블요소를 이용한 3차원 케이블망의 정적 비선형 유한요소해석기법을 제시한다. 먼저, 공간 트러스요소와 탄성현수선 케이블요소(elastic catenary cable element)의 접선강도행렬과 질량행렬을 유도하는 과정을 간략히 요약한다. 지점 변위를 일으키고 자중을 받는 케이블망의 초기평형 상태를 결정하기 위하여, Newton-Raphson 반복법에 근거한 하중증분법과 현수케이블요소를 적용하는 경우에 viscous damping을 고려한 dynamic relaxation법을 제시한다. 또한 초기의 정적평형상태를 기준으로 추가하중에 대한 케이블망의 정적 비선형해석을 수행한다. 지점변위와 외력을 받는 케이블 구조에 대하여 비선형해석을 수행하고, 해석결과들을 기존의 문헌의 결과와 비교, 검토하므로써 본 논문에서 제시한 이론 및 해석방법의 타당성을 입증한다.

A geometrically nonlinear finite element formulation of spatial cable networks is presented using two cable elements. Firstly, derivation procedures of tangent stiffness and mass matrices for the space truss element and the elastic catenary cable element are summarized. The load incremental method based on Newton-Raphson iteration method and the dynamic relaxation method are presented in order to determine the initial static state of cable nets subjected to self-weights and support motions. Furthermore, static non-linear analysis of cable structures under additional live loads are performed based on the initial configuration. Challenging example problems are presented and discussed in order to demonstrate the feasibility of the present finite element method and investigate static nonlinear behaviors of cable nets.

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참고문헌

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