Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea (한국전산구조공학회논문집)

Computational Structural Engineering Institute of Korea (한국전산구조공학회)
권호 표지

An Assumed Strain Beam Element for Spatial Post-Buckling Analysis of Non-symmetric and Shear Flexible Thin-Walled Beams

박벽보의 3차원 후좌굴 해석을 위한 Locking-Free 보요소

  • 이경찬 (서울대학교 교량설계핵심기술연구단) ;
  • 김문영 (성균관대학교 사회환경시스템공학과) ;
  • 박정일 (서울대학교 건설환경종합연구소) ;
  • 장승필 (서울대학교 지구환경시스템공학부)
  • Published : 2007.12.30
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Abstract

This study presents a thin-walled space frame element based on the classical Timoshenko beam theory. The element is derived according to the assumed strain field in order to resolve the shear-locking phenomenon. The shape function is developed in accordance with the strain field which is assumed to be constant at a 2-noded straight frame element. In this study, the geometrically nonlinear analysis applies the Corotational procedure in order to evaluate unbalanced loads. The bowing effect is also considered faithfully. Two numerical examples are given; monosymmetric curved and nonsymmetric straight cantilever. When these example structures behave lateral-torsional bucking, the critical loads are obtained by this study and ABAQUS shell elements. Also, the post-buckling behavior is examined. The results give good agreement between this study and ABAQUS shell.

Timoshenko의 전통적인 보 이론에 근거한 유한 요소의 전단 잠김 현상을 해결하기 위하여 가정 변형도법을 적용한 7자유도 공간 박벽 뼈대요소를 개발하였다. 2개의 노드를 갖는 직선 보요소에서 한 요소내의 변형도가 일정하다고 가정하여 형상함수를 유도하고 이를 바탕으로 가상일의 원리에 따라 강성행렬을 구성하였다. Corotational 기하 비선형 해석법을 이용하여 불평형 하중을 산정하였으며 부재 길이의 비선형 효과를 반영하기 위하여 bowing effect를 정밀하게 고려하였다. 일축 비대칭 단면을 갖는 곡선 외팔보와 이축 비대칭 단면을 갖는 직선 외팔보에 대하여 횡-비틀림 좌굴에 의한 안정 해석과 후좌굴 해석을 수행한 결과 ABAQUS 쉘요소와 좋은 일치를 보여 주었다.

Keywords

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