• 제목/요약/키워드: 비틀림 강성

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전단변형을 고려한 적층복합 I형 박벽보의 C유한요소 (A C Finite Element of Thin-Walled Laminated Composite I-Beams Including Shear Deformation)

  • 백성용;이승식
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제18권3호
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    • pp.349-359
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    • 2006
  • 본 연구에서는 직교좌표계에 근거한 적층복합 I형 박벽보의 유한요소 해석을 위한 새로운 블록 강도행렬을 제안한다. 변위장은1차 전단변형을 고려한 보 이론을 사용하여 정의되었다. 축방향 변위는 Timoshenko 보이론과 수정된 Vlasov 박벽보 이론을 결합하여 투영단면의 면 변형과 면외 변형의 합으로 나타낸다. 유도된 강성행렬은 휨 전단변형과 뒴 비틂에 의한 영향을 고려한다. 본 유한요소 에서는 2절점, 3절점, 4절점의 세 가지 보요소를 제안하였다. 3절점과 4절점 보 요소는 적층복합 보의 휨 해석에 효과적이었다. 다른 연구자의 수치해석 결과와 비교 검토를 통하여 새로운 유한요소의 활용성과 정확성을 입증하였다.

샌드위치 복합재 적용 철도차량 차체 구조물의 표준유한요소모델 제시 연구 (A Study on the Standardized Finite Element Models for Carbody Structures of Railway Vehicle Made of Sandwich Composites)

  • 장형진;신광복;고희영;고태환
    • 한국철도학회논문집
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    • 제13권4호
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    • pp.382-388
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    • 2010
  • 본 논문은 샌드위치 복합재가 적용된 철도차량 차체 구조물을 위한 표준유한요소모델을 제시하였다. 최근 샌드위치 복합재는 높은 굽힘 강성 및 강도를 가지며 차체의 경량화와 공간 확보를 통해 에너지 효율을 향상시킬 수 있어 국내의 많은 분야에서 널리 사용되고 있다. 그러므로 복합재 철도 차량의 제작 전에 유한요소법 등을 통해 구조안전성을 검증해야 한다. 본 연구에서는 다양한 철도차량의 실제 구조시험과 같은 수직, 압축, 비틀림 하중 및 고유진동수 해석을 통해 철도차량 구조물의 표준유한요소모델을 검증 제시하였다. 그 결과, 샌드위치 패널의 굽힘 강성을 향상시키기 위한 보강 금속 프레임에는 빔 요소보다는 사각 쉘 요소가 적절하였으며, 샌드위치 패널의 허니콤 코어와 적층복합재의 경우 적층 쉘 요소와 비교하여 적층 쉘 요소와 솔리드 요소를 사용하는 것이 적절하다. 또한, 제안된 표준유한요소모델은 유한요소모델의 수정 없이 충돌모델에 적용할 수 있는 장점을 가지고 있다.

축약법에 의한 구조물 결합부의 동적 거동 예측 (Dynamical Predictions of the Structural Connection by the Reduced Approach)

  • 윤성호
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제27권6호
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    • pp.589-596
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    • 2014
  • 기계 구조물에서 부재의 결합부가 시스템 전체의 동적 거동에 매우 심각한 영향을 미치고 있다. 따라서 동적인 응답의 정확한 예측은 이러한 결합부를 어떻게 모델링 하느냐에 달려 있다고 해도 과언이 아니다. 본 논문에서는 결합부의 유연성을 정량적으로 표현하기 위하여 서로 대칭이고 마주보는 외팔보의 중앙에 선형 및 비틀림 스프링을 결합부에 이식하였다. 이를 바탕으로 결합부의 강성 변화에 따른 시스템의 재해석은 축약법과 유한요소법으로 계산하였다. 이항 급수로 표현되는 기저 벡터의 수에 따라서 전체 모델의 크기는 획기적으로 감소되어 축약 모델로 매우 짧은 시간에 효율적으로 계산할 수 있었다. 본 연구에서는 두 가지 경우의 수치해석 예가 제시되어 축약 모델의 결과가 정밀해와 잘 일치함을 보여주고 있다.

링 레이저 자이로스콥을 위한 유한요소법 기계 설계 (Mechanical Design of Ring Laser Gyroscope Using Finite Element Method)

  • 이정익
    • 한국생산제조학회지
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    • 제22권1호
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    • pp.107-111
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    • 2013
  • The gyroscopes have been used as a suitable inertial instrument for the navigation guidance and attitude controls. The accuracy as very sensitive sensor is limited by the lock-in region (dead band) due to the frequency coupling between two counter-propagating waves at low rotation rates. This frequency coupling gives no phase difference, and an angular increment is not detected. This problem can be overcome by mechanically dithering the gyroscope. This paper presents the design method of mechanical dither by the theoretical considerations and the verification of the theoretical equations through FEM applications. As a result, comparing to the past result, the maximum prediction error of resonant frequency was within 3 percent and peak dither rate was within 5 percent. It was found that the theoretical equations can be feasible for the mechanical performance of dither.

2D 유한요소 해석을 통한 Water injection pump의 동특성 분석 (Analysis of dynamics characteristics of water injection pump through the 2D finite element)

  • 이종명;김용휘;김준호;최현철;최병근
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2014년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.408-414
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    • 2014
  • After drilling operations at the offshore plant to production to crude oil to high pressure. After that time the low pressured of pipe inside when the secondary produce so oil recovery is reduced. At that time injection sea water at the pipe inside through water injection pump that the device Increase recovery so to be research and development at many industry. So developing 3-stage water injection pump at the domestic company. A variety of mathematical analysis during the detailed design analysis was not made through the dynamics characteristic. In this paper, a 2D finite element analysis is performed through the dynamics of the present study was the validation of the model.

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복합하중을 받는 복합소재 중공 토크바 설계 (Development of composite torsion shaft for the aircraft structure under multiple load condition)

  • 정종재;김승철;김정
    • 한국항공우주학회지
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    • 제44권6호
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    • pp.484-491
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    • 2016
  • 본 연구의 목적은 항공기 메커니즘 구조물에 사용되는 금속 소재 토크바를 복합소재를 이용하여 무게절감이 가능한 구조물을 개발 하는것에 있다. 토크바에 주어진 하중조건 및 구조물의 설계 경계조건에 부합하는 유한요소모델을 이용하여 구조해석을 수행 하였다. 이를 바탕으로 최적화된 복합소재의 적층 조건 및 토크바의 두께 요건을 설정하였다. 설계요건에 맞게 제작된 시제품을 이용하여 복합소재 토크바의 비틀림 시험을 실시하였으며, 동구조 시험을 통해서 토크바의 강도 및 강성 요구조건을 만족한다는 것을 증명하였다.

소재대체를 이용한 철도 차량구조의 개념설계 연구 (A Study on the Conceptual Design for the Material Substitution of Rolling Stock Structures)

  • 구정서
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제17권2호
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    • pp.171-181
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    • 2004
  • 본 연구에서는 기존의 철도차량구조에 경량소재를 적용하여 설계를 검토할 때, 각 소재의 성질이 차체구조의 경량화에 미치는 영향과 그 정도를 정량적으로 분석하여 개념설계단계에서 소재대체 설계 효과를 예측하는 방법을 개발한다. 전체 차체구조에 대해서는 굽힘변형, 압축변형, 비틀림 변형을 고려하여 소재를 변경할 때, 또 주요 골조 구조 부재에 대해서는 굽힘변형, 압축변형, 좌굴붕괴를 고려하여 소재와 단면형상을 변경할 때 경량화 특성을 분석할 수 있는 방법을 체계화였다. 차체구조 또는 골조부재의 변형 양상에 대한 강성 및 강도 조건을 경량화 지수와 연계하여 표현함으로써 각 재료와 부재의 형상이 가지는 기계적 특성과 장단점을 용이하게 분석할 수 있도록 하였다.

비대칭 고층건물의 내풍 및 제진 해석 (Control of Asymmetrical Tall Buildings under Wind Loading)

  • 민경원;김진구;조한욱
    • 전산구조공학
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    • 제10권2호
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    • pp.203-211
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    • 1997
  • 고층건물의 설계에 있어서 지진보다 바람에 의한 영향이 더욱 크므로 바람에 의한 건물의 안전성과 거주성등을 검토하는 것이 중요하다. 이러한 내풍해석은 모형 실험을 통하여 그 결과를 예측할 수 있으나 본 연구에서는 수치해석의 모형 개발에 중점을 두어 변동 풍하중의 3차원 모델과 건물 평면의 비대칭성을 고려하여 동조질량감쇠기를 설치하였을 때의 건물의 진동 성능을 분석하고 있다. 건물의 질량과 강성중심이 일치하지 않아 횡변위와 비틀림이 연계되는 102층의 건물을 예로 들어 내풍해석 및 동조질량감쇠기를 설치하였을 때 진동제어 해석을 수행하여 건물의 변위와 가속도의 평균응답을 구하여 결과를 비교하였다.

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실베스터-전달강성계수법에 의한 실습선 새동백호 추진축계의 비틀림 자유진동 해석 (Torsional Free Vibration Analysis of Propulsion Shafting of Training Ship SAEDONGBAEK by Sylvester-Transfer Stiffness Coefficient Mehtod)

  • 김명준;왕우경;여동준;최명수
    • 동력기계공학회지
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    • 제22권6호
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    • pp.11-19
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    • 2018
  • In this study, the authors examine the propulsion shafting of the training ship SAEDONGBAEK and perform modeling to analyze the torsional free vibration of the shafting. In this paper, the computational algorithm for analyzing the torsional free vibration of the shafting with a reduction gear is formulated by the sylvester-transfer stiffness coefficient method (S-TSCM) that is a recently developed and a powerful method in free vibration analysis. According to the state of the controllable pitch propeller of the shafting and the temperature of the elastic coupling, the torsional free vibration of the shafting is performed by the S-TSCM. The authors examine the changes of the natural frequencies and natural modes which are the results of the torsional free vibration analysis of the shafting.

이축 및 일축 대칭단면 적층복합 보의 휨과 좌굴해석 (Flexural and Buckling Analysis of Laminated Composite Beams with Bi- and Mono-Symmetric Cross-Sections)

  • 황진우;백성용
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제20권12호
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    • pp.614-621
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    • 2019
  • 이축 및 일축대칭 단면의 적층복합 보의 휨 해석과 좌굴해석을 위해 일반화된 보 요소를 제안하였다. 전단변형보 이론을 사용하여 유도된 보 요소는 휨 전단변형 및 휨 비틀림과 재료 비등방성 성질에 따른 연계성을 고려하였다. 서로 다른 단면에 대해 해석적 기법으로 구한 단면 강성계수와 함께 평면응력과 평면변형률 가정을 사용하였다. 대칭 및 역대칭 적층복합 보의 휨 거동을 조사하기 위해 뒴 변형을 포함하여 절점 당 7개의 자유도를 가진 두 가지 유형의 3절점, 4절점 보 요소를 제안하였다. 전단잠금 현상을 완화하기 위해 본 연구에서는 감차적분 기법을 사용하였다. 또한, 유도된 기하학적 블록강성을 사용하여 축방향 압축력을 받는 적층복합 보의 좌굴하중을 산정하였다. 제시한 보 요소의 정확성과 효율성을 검증하기 위해 3절점 보 요소에 근거한 결과를 다른 연구자와 ABAQUS 유한요소 해석결과와 비교하였다. 적층복합 보의 휨 거동과 좌굴하중에 대한 연계강성과 전단변형, 경계조건, 하중형태, 길이-높이 비, 적층형태의 영향을 조사하였다. 두 개의 다른 보 요소의 수렴성도 제시하였다.