• Computational Structural Engineering
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• v.11 no.4
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• pp.239-251
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• 1998

본 연구에서는 비대칭 박벽단면을 갖는 곡선보의 안정성해석을 수행할 수 있는 이론 및 엄밀해를 제시하기 위하여, 3차원 연속체로부터 유도된 평형방정식으로부터 선형화된 가상일의 원리를 적용하였다. 박벽단면의 구속된 ？(warping)과 곡률효과를 고려하고 유한한 회전각의 2차항을 포함하는 곡선보의 변위장을 도입하여 단면에 대해 적분함으로써 도심축에 대한 박벽 곡선보의 총포텐셜에너지를 유도하였다. 또한, 단순지지되고 일축대칭 단면을 갖는 박벽원형 곡선보의 면내 및 면외좌굴에 대한 엄밀해를 유도하기 위하여, 면내에 대해서는 균일압축을 받는 원형아치의 역대칭 좌굴모드에 대한 좌굴하중을 유도하고 면외좌굴에 대해서는 균일압축 및 순수휨을 받는 아치의 처짐함수를 가정하여 곡선보의 횡좌굴하중에 대한 일반해를 제시하였다.

• Computational Structural Engineering
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• v.11 no.4
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• pp.197-207
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• 1998

전단변형 효과를 무시하는 경우에 비대칭 선형 변단면을 갖는 박벽 공간 보의 안정성 해석을 위한 일반이론을 유도한다. 비대칭 선형 변단면의 임의점을 통과하는 부재축과 단면의 주축의 방향과 무관하고 부재축과 직각을 이루는 두 개의 좌표축을 도입하여 직각좌표계를 정의한다. 정의된 좌표축을 기준으로 유한한 회전각의 2차항을 고려하는 변위장을 도입하여 연속체에 대한 가상일의 원리로부터 탄성변형에너지, 그리고 초기응력에 의한 포텐셜에너지를 유도한다. 이를 이용하여 비대칭 선형 변단면을 갖는 박벽 공간 보의 안정성해석을 위한 평형방정식을 제시한다. 3차 Hermitian 다항식을 변위파라미터의 형상함수로 사용하여 박벽 공간 보의 탄성강도 및 기하강도행렬을 상정할 뿐만 아니라, 단면의 좌표축에 상관없이 임의의 위치에 작용하는 하중에 대한 하중보정강도행렬(load-correction stiffness matrix)을 제시한다. 본 이론 및 방법의 타당성을 검증하기 위하여 수치해석을 수행하고 문헌의 결과 및 쉘요소를 사용한 해석결과와 비교하여 본 이론의 정당성을 입증한다.

• Computational Structural Engineering
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• v.11 no.4
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• pp.229-237
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• 1998

본 연구는 횡변위 구속조건을 받는 고층철골구조물의 이산형 최적설계를 위해 효율적인 쌍대알고리즘을 제시하고자 한다. 양함수형태의 횡변위 구속조건을 설정하기 위해 가상일의 원리가 적용되면 고층철골조의 설계변수의 수를 줄여주기 위해 쌍대알고리즘내에 단면특성관계식이 추가된다. 이 알고리즘의 검증을 위하여 횡하중을 받는 네 가지 형태의 고층철골조 예제가 제시되며, 반복과정에서 수렴된 최종물량을 기존의 최적설계방법과 비교해 봄으로써 제시된 알고리즘의 효율성이 검토된다.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2004.04a
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• pp.450-455
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• 2004

There is few research about contact problem for a rigid surface with an arbitrary shape in SPH. The variational equation based on the virtual work principle is derived and its solution is obtained by the penalty method. It is proposed a new method that can determine the parameters for a penetration and a penetration rate used in the penalty method. The reproducing condition is adopted to correct the deficiency of kernel on the boundary. In order to calculate a penetration of particles, after checking boundary particles for deformable body boundary normal vectors were determined on the rigid surface. Numerical simulations for models which have rigid surface with an arbitrary shape were conducted to validate the proposed method in 2D. The results of those analysis represent that the contact algorithm proposed in this study works properly.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.12 no.1
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• pp.29-35
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• 1999

접촉하는 두 물체 사이의 접합부에서는 국북적인 응력집중현상이 발생하여 기계 구조물의 마멸이나 파손의 직접적인 원인이 된다. 기존의 방법들은 복잡한 수식 처리와 반복 계산 때문에 접촉특성에 따라서 해석하기에 어려움이 많았다. 본 논문에서는 마찰이 있는 접촉문제를 반복계산 없이 효과적으로 해석하기 위해서 선형상보성 접촉조건과 가상일의 원리로부터 접촉요소를 개발하여 이를 사용한 유한요소 해석발법을 제안하였다. 연구결과로 평면 및 곡면 접촉문제나 다물체 접촉문제를 기존의 해석방법에 비해 훨씬 편리하고 정확하게 접촉현상을 규명할 수 있었다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.37 no.1
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• pp.41-47
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• 2024

This paper utilizes computational asymptotic analysis to compute the boundary layer solution for composite beams and validates the findings through a comparison with ANSYS results. The boundary layer solution, presented as a sum of the interior solution and pure boundary layer effects, necessitates a mathematically rigorous formalization for both interior and boundary layer aspects. Computational asymptotic analysis emerges as a robust technique for addressing such problems. However, the challenge lies in connecting the boundary layer and interior solutions. In this study, we systematically separate the principles of virtual work and the principles of Saint-Venant to tackle internal and boundary layer issues. The boundary layer solution is articulated by calculating the Papkovich-Fadle eigenfunctions, representing them as linear combinations of real and imaginary vectors. To address warping functions in the interior solutions, we employed a least squares method. The computed solutions exhibit excellent agreement with 2D finite element analysis results, both quantitatively and qualitatively. This validates the effectiveness and accuracy of the proposed approach in capturing the behavior of composite beams.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.3 no.4
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• pp.244-254
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• 1991

The numerical analysis on tile behaviour of mooring system in the offshore guyed tower is presented. The governing equilibrium equations are derived by the principle of virtual work. The drag and inertia effects of fluid are included in a Morrison type equation. The finite element method is used in the computation. Geometric nonlinearities for the analysis of the mooring line are considered in which both modified Newton-Raphson method and Newmark-$\beta$ method are employed. Numerical experiments show the validity and the capability of the developed mathematical formulation.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.13 no.3
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• pp.321-328
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• 2000

An improved formulation of thin-wailed curved beams with variable curvatures based on displacement field considering the second order terms of finite semitangential rotations is presented. From linearized virtual work principle by Vlasov's assumptions, the total potential energy is derived and all displacement parameters and the warping functions are defined at cendtroid axis. In developing the thin-walled curved beam element having eight degrees of freedom per a node, the cubic Hermitian polynomials are used as shape functions. In order to verify the accuracy and practical usefulness of this study, free vibrations and buckling analyses of parabolic and elliptic arche shapes with mono-symmetric sections are carried out and compared with the results analyzed by ABAQUS' shell element.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.2 no.2
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• pp.57-68
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• 1998

For free vibration of monosymmetric thin-walled circular arches including restrained warping effect, the elastic strain and kinetic energy is derived by introducing displacement fields of circular arches in which all displacement parameters are defined at the centroid axis. The cubic Hermitian polynomials are utilized as shape functions for development of the curved thin-walled beam element having eight degrees of freedom. Analytical solution for free vibration behaviors of simply supported thin-walled curved beam element is presented by evaluating elastic stiffness and mass matrices. In order to illustrate the accuracy and practical usefulness of this study, analytical and numerical solutions for free vibration of circular arches are presented and compared with solutions analyzed by the FEM using straight beam element.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.9 no.4
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• pp.15-25
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• 1989

This paper presents the results of the numerical analysis on the behavior of cable-stayed bridge considering geometric nonlinearity of cables. Finite element method is used and geometric nonlinearities are considered on the analysis of cable-stayed bridge. The governing equilibrium equations are derived by the principle of virtual work, and modified Newton-Raphson method and Newmark-${\beta}$ method are employed in response calculations. The validity of this study is demonstrated by comparing the examples with analytical results by other method and testing results.