• 제목/요약/키워드: 민들린 판

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Timoshenko 보함수 성질을 갖는 다항식을 이용한 보강판의 교유진동 해석 (Free Vibration Analysis of Stiffened Plates Using Polynomials Having the Property of Timoshenko Beam Functions)

  • 김병희;김진형;조대승
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2004년도 춘계학술대회논문집
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    • pp.623-628
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    • 2004
  • In this study, the assumed-mode method using characteristic polynomials of Timoshenko beam is applied for the free vibration analysis of rectangular stiffened plates. The polynomial is derived considering the rotational constraint along the boundary edges of plate and the orthogonal relation of Timoshenko beam functions, which enables to simplify the free vibration analysis of plate structure having various boundary conditions. To verify the validity and effectiveness of the adopted method, numerical analysis for cross-stiffened plates were carried out and its results were compared with those obtained by the general purpose FEA software.

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무요소법을 이용한 보와 판의 효과적인 해석 (Effective Analysis of Beams and Plates using the RKPM)

  • 송태한;석병호;임장근
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집A
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    • pp.680-685
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    • 2001
  • In this paper, RKPM is extended for solving moderately thick and thin structures. General Timoshenko beam and Mindlin plate theory are used far formulation. Shear locking is the main difficulty in analysis of these kinds of structures. Shear relaxation factor, which is formulated using the difference between bending and shear strain energy, is introduced to overcome shear locking. Analysis results obtained reveal that RKPM using introduced method is free of locking and very effectively applicable to deeply as well as shallowly beams and plates.

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유한 요소법을 이용한 복합 적층 구조물의 진동 해석 연구 (A Study on the Vibration Analysis of Composite Laminated Structure Using F.E.M)

  • 허동현;김영권;신귀수;이기형;정인성
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제5권3호
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    • pp.220-228
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    • 1997
  • We discuss finite element approximation and use a Mindlin plate element based upon uniformly reduced numerical integration. The finite element selected for use in this work is a four-node, bilinear displacement element based upon the Mindlin theory of plates. Such elements show good accuracy for laminated composite plates when reduced numerical integration is used to evaluate the element marices. This study presents both the experimental and F.E. results for the natural frequencies of CFRPURETHANE-CFRP Composite plate. Good agreement between experimental and calculated frequencies is achived.

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압전 수정진동자의 밀도법 기반 위상 최적설계 (Density-based Topology Design Optimization of Piezoelectric Crystal Resonators)

  • 하윤도;변태욱;조선호
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제27권2호
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    • pp.63-70
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    • 2014
  • 본 논문에서는 압전 수정진동자의 설계민감도 해석 및 위상 최적설계 기법을 개발하였다. 압전 수정진동자는 가해지는 전하에 의해 두께방향 전단 변형하게 되거나, 혹은 그 반대방향으로 기계 변형에 의해 전기적 신호를 검출하게 된다. 엄밀한 두께방향 전단해석을 위해 두께방향으로 고차 보간을 하는 고차 민들린(Mindlin) 판 이론을 도입하였다. 압전 수정진동자에서 수정판은 부도체이기 때문에 전기적 신호를 검출하거나 전기적 신호에 의해 수정판을 기계적으로 진동시키기 위해 수정판의 상/하 표면에 얇은 전극경을 도포한다. 비록 전극경이 매우 얇기는 하지만 그 무게와 형상에 따라 진동자의 거동이 달라지기 때문에, 설계민감도 해석 및 위상 최적설계를 위한 설계변수는 전극경의 질량 밀도와 관계된다. 따라서 위상 최적설계 문제는 두께방향 전단 변형에너지를 최대화하는 최적의 전극경 분포를 구하도록 구성한다. 또한 보다 의미있는 설계안을 얻기 위해 전극경의 재료량과 면적에 제약조건을 부여한다. 두께방향 전단 주파수(고유치)와 상응하는 모드형상(고유벡터)에 대한 설계구배는 고유벡터 확장법을 이용한 해석적 설계민감도 해석법을 통해 매우 효율적이고 정확하게 계산될 수 있다. 수치예제를 통해 제안된 해석적 설계민감도가 유한차분 설계민감도와 비교하여 매우 효율적이고 정확하게 계산됨을 확인하였다. 또한 위상 최적설계를 통해 도출된 최적 전극경 설계가 모드형상과 두께방향 전단 변형에너지를 개선시킴을 확인하였다.

스펙트럼 요소법을 이용한 판 구조물의 램파 전달 해석 (Analysis of Lamb wave propagation on a plate using the spectral element method)

  • 임기룡;김은진;최광규;박현우
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2008년도 추계학술대회논문집
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    • pp.71-81
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    • 2008
  • This paper proposes a spectral element which can represent dynamic responses in high frequency domain such as Lamb waves on a thin plate. A two layer beam model under 2-D plane strain condition is introduced to simulate high-frequency dynamic responses induced by piezoelectric layer (PZT layer) bonded on a base plate. In the two layer beam model, a PZT layer is assumed to be rigidly bonded on a base beam. Mindlin-Herrmann and Timoshenko beam theories are employed to represent the first symmetric and anti-symmetric Lamb wave modes on a base plate, respectively. The Bernoulli beam theory and 1-D linear piezoelectricity are used to model the electro-mechanical behavior of a PZT layer. The equations of motions of a two layer beam model are derived through Hamilton's principle. The necessary boundary conditions associated with electro mechanical properties of a PZT layer are formulated in the context of dual functions of a PZT layer as an actuator and a sensor. General spectral shape functions of response field and the associated boundary conditions are formulated through equations of motions converted into frequency domain. A detailed spectrum element formulation for composing the dynamic stiffness matrix of a two layer beam model is presented as well. The validity of the proposed spectral element is demonstrated through comparison results with the conventional 2-D FEM and the previously developed spectral elements.

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성능함수법을 이용한 신뢰성기반 위상 최적설계 (Reliability-Based Topology Optimization Using Performance Measure Approach)

  • 안성호;조선호
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제23권1호
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    • pp.37-43
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    • 2010
  • 본 논문에서는 선형 구조물에 대해 성능함수법을 이용하여 신뢰성기반 위상 최적설계 기법을 개발하였다. 구조물을 라이즈너-민들린(Ressiner-Mindlin) 판 요소로 분할하였으며, 각 요소의 재료 물성치를 설계변수로 사용하였다. 설계변수와 임의변수의 효율적인 설계민감도를 구하기 위하여 연속체 역학에 기초한 해석기법 중 보조변수법(Adjont variable method)을 사용하였다. 또한 확률론적 제약조건을 평가하기 위해서 성능함수법(Performance measure approach)을 사용하였으며 변위 제약조건을 두어 위상 최적설계 문제를 구성하였다. 이 때 재료 물성치와 하중을 불확실 변수로 고려하였으며 수치적 예제를 통하여 본 논문에서 제안한 최적설계 방법론을 기존의 결정론적 방법, 안전계수법(Safety factor approach), 최악조건법(Worst case approach) 등과 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

표면 부착형 PZT소자에 의해 유발된 판 구조물의 램파 전달 해석을 위한 스펙트럼 요소 정식화 (Spectral Element Formulation for Analysis of Lamb Wave Propagation on a Plate Induced by Surface Bonded PZT Transducers)

  • 임기룡;김은진;강주성;박현우
    • 한국소음진동공학회논문집
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    • 제18권11호
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    • pp.1157-1169
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    • 2008
  • This paper presents spectral element formulation which approximates Lamb wave propagation by PZT transducers bonded on a thin plate. A two layer beam model under 2-D plane strain condition is introduced to simulate high-frequency dynamic responses induced by a piezoelectric (PZT) layer rigidly bonded on a base plate. Mindlin-Herrmann and Timoshenko beam theories are employed to represent the first symmetric and anti-symmetric Lamb wave modes on a base plate, respectively. The Euler-Bernoulli beam theory and 1-D linear piezoelectricity are used to model the electro-mechanical behavior of a PZT layer. The equations of motions of a two layer beam model are derived through Hamilton's principle. The necessary boundary conditions associated with the electro-mechanical properties of a PZT layer are formulated in the context of dual functions of a PZT layer as an actuator and a sensor. General spectral shape functions of response field and the associated boundary conditions are obtained through equations of motions converted into frequency domain. Detailed spectrum element formulation for composing the dynamic stiffness matrix of a two layer beam model is presented as well. The validity of the proposed spectral element is demonstrated through numerical examples.