• Title/Summary/Keyword: 선형좌굴해석

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A study of the Snapping investigations of Seoul Southwest Baseball Dome (서울 서남권 돔 야구장의 Snapping 검토에 관한 연구)

  • Kim, Seung-Deog;Kim, Nam-Seok
    • Journal of Korean Association for Spatial Structures
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    • v.10 no.4
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    • pp.133-140
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    • 2010
  • This paper studies on the instability behaviour of the Seoul southwest baseball dome. The nonlinear Snapping phenomenon of the structure is investigated about the load mode by the design load of analysis structure and these combined loads. The initial imperfection obtains the buckling mode through the eigenvalue analysis of the tangential stiffness matrix and uses this for the nonlinear analysis. However, the buckling of members or the local buckling, and etc don't consider in the research range of this research task. Also it is limited the overall buckling phenomenon.

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Finite Element Analyses on Ultimate Compressive Strength of Longitudinally Stiffened Polygonal Sections (종방향 보강재로 보강된 다각형 단면 기둥구조의 극한강도 해석)

  • Choi, Byung Ho;Park, Seong Mi;Hwang, Min Oh
    • 한국방재학회:학술대회논문집
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    • 2011.02a
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    • pp.40-40
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    • 2011
  • 현재 일반적으로 활용되고 있는 원통형 쉘구조로 이루어진 타워구조의 대형화가 추진되면서 제작, 운반 편의성, 단면효율성, 경제성 제고를 위해 다각형단면 기둥구조물의 활용이 대두되고 있다. 하지만 다각형 단면 기둥구조의 극한강도에 대한 자료가 충분치 않고 관련 기준이나 지침이 명확히 제시되고 있지 않은 실정이다. 본 연구에서는 원통형 쉘구조물을 다각형구조물로 대체하여 제작될 경우 축방향 압축에 대한 내하력 향상 효과를 수치해석적으로 검토해 보고자 한다. 해석모델은 지름 2m, 두께 20mm인 원형강관 프로토타입 풍력타워 구조를 참고로 하여 이에 내접하도록 결정한 6~12각형 단면 형상으로써 높이 10,000mm인 3차원 기둥모델을 구현하였고 유한요소프로그램인 ABAQUS를 이용하여 해석하였다. 각 subpanel의 중앙에 종방향 보강재를 설치하였을 때 국부좌굴에 대한 내하력 변화를 비교하기 위해 종방향보강재로 보강한 모델을 구성하여 비교 해석을 수행하였다. 종방향 보강재의 제원은 미국 SSRC 제안식을 기준으로 삼았다. 탄성좌굴해석을 통해 탄성좌굴모드 형상을, 비선형비탄성해석을 통해 최종파괴모드 및 극한강도를 얻었다. 보강 전 후의 탄성좌굴 해석 결과로부터 최소모드의 고유치 값을 비교하였다. 각 subpanel 단면 중심부에 한 개의 보강재를 설치한 경우 탄성좌굴강도가 4배 가량 증가하였다. 이로부터, 보강재(n=1) 설치에 따라 유효 폭두께비가 1/2로 감소하는 효과를 확인 할 수 있다. 비선형해석결과로부터 subpanel의 단면중심에 보강재를 설치한 경우 보강재가 위치한 곳에 고정점이 형성되어 이를 중심으로 국부 좌굴모드에 변화가 생기는 것이 확인되었다. 이러한 변화는 다각형 단면 기둥구조의 내하력 성능, 즉 국부좌굴강도에 영향을 준다. 충분한 강성을 갖는 종방향 보강재가 설치된 경우, 극한상태에서도 유효폭두께비가 줄어드는 것과 같은 강도 향상 효과를 확인할 수 있다. 이러한 사실은 각 해석결과 극한강도를 DIN code, Migita와 Fukumoto의 제안식, SSRC 설계제안식 등과의 비교를 통해 확인할 수 있었다.

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Geometrically Nonlinear Analysis of Eccentrically Stiffened Plate (편심 보강평판의 기하학적 비선형 해석)

  • Jae-Wook Lee;Kie-Tae Chung;Young-Tae Yang
    • Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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    • v.28 no.2
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    • pp.307-317
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    • 1991
  • A displacement-based finite element method is presented for the geometrically nonlinear analysis of eccentrically stiffened plates. The nonlinear degenerated shell and eccentric isobeam(isoparametric beam) elements are formulated on the basis of total Lagrangian and updated Lagrangian descriptions. To describe the stiffener's local plate buckling mode, some additional local degrees of freedom are used in the eccentric isobeam element. The eccentric isobeam element can be affectively employed to model the eccentric stiffener just like the case of the degenerated shell element. A detailed nonlinear analysis including the effects of stiffener's eccentricity is performed to estimate the critical load and the post buckling behaviour of an eccentrically stiffened plate. The critical buckling loads are found higher than analytic plate buckling load but lower than Euler buckling load which are the buckling strength requirements of classification society.

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Structural Analysis of Composite Sandwich Panel under Compression Loading (압축하중을 받는 복합재료 샌드위치 패널의 구조해석)

  • Kim, Kwang-Soo;Jang, Young-Soon
    • Aerospace Engineering and Technology
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    • v.9 no.1
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    • pp.9-16
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    • 2010
  • In this study, structural analyses were carried out on the composite sandwich panel which was tested under compression loading. In the structural analyses, three types of finite element modelling were considered and linear buckling analysis and nonlinear analysis were performed for each FE-model. Through the analyses, it was found that shell elements for face parts and solid elements for core part were appropriate for the better prediction of the buckling load of the panel. If the material failure of the face is critical than overall buckling of the sandwich panel, the use of one shell element through the thickness direction was suitable in the FE-model for the better predictions of failure location and failure load.

A Geometrically Nonlinear Dynamic Analysis of Shallow Circular Arches Using Total Lagrangian Formulation (Total Lagrangian 문제형성에 의한 낮은 원호아치의 동적 비선형거동 해석)

  • Kim, Yun Tae;Kim, Moon Kyum;Hwang, Hak Joo
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.10 no.2
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    • pp.39-48
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    • 1990
  • For shallow circular arches with large dynamic loading, use of linear analysis is no longer considered as practical and accurate. In this study, a method is presented for the dynamic analysis of the shallow circular arches in which geometric nonlinearity is dominant. A program is developed for analysis of the nonlinear dynamic behavior and for evaluation of the critical buckling loads of the shallow circular arches. Geometric nonlinearity is modeled using Lagrangian description of the motion and finite element analysis procedure is used to solve the dynamic equations of motion in which Newmark method is adopted as a time marching scheme. A shallow circular arch subject to radial step load is analyzed and the results are compared with those from other researches to verify the developed program. The critical buckling loads of shallow arches are evaluated using the non-dimensional parameter. Also, the results are compared with those from linear analysis.

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3-D Frame Design Using Second-Order Plastic-Hinge Analysis Accounting for Lateral Torsional Buckling (횡비틀림좌굴을 고려하는 2차 소성힌지해석을 이용한 3차원 강뼈대 구조물 설케)

  • 김승억;박주수
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.15 no.1
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    • pp.117-126
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    • 2002
  • In this paper, 3-D fame design using second-orders plastic-hinge analysis accounting for lateral torsional buckling is developed. This analysis accounts for material and geometric nonlinearities of the structural system and its component members. Moreover, the problem associated with conventional second-order plastic-hinge analyses, which do not consider the degradation of the flexural strength caused by lateral torsional buckling, is overcome. Efficient ways of assessing steel frame behavior including gradual yielding associated with residual stresses and flexure, second-order effect, and geometric imperfections are presented. In this study, a model consisting of the unbraced length and cross-section shape is used to account for lateral torsional buckling. The proposed analysis is verified by the comparison of the LRFD results. A case studs shows that lateral torsional buckling is a very crucial element to be considered in second-order plastic-hinge analysis. The proposed analysis is shown to be an efficient reliable tool ready to be implemented into design practice.

A Study on Inelastic Behavior of Monosymmetric Singly Stepped Beam Subjected to Uniform Load (등분포 하중을 받는 일축대칭 일단 스텝보의 비탄성 거동 특성 고찰)

  • Park, Yi-Seul;Park, Jong-Sub
    • Proceedings of the KAIS Fall Conference
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    • 2012.05b
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    • pp.738-740
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    • 2012
  • 최근 변단면 거더의 경제성을 고려하여 장경간 거더 교량과 강골조 구조물에 변단면보의 사용이 증가하고 있으며, 고강도 강의 등장으로 인해 변단면보의 정확한 좌굴 강도의 평가가 매우 중요시 되고 있다. 본 논문에서는 기존에 연구된 탄성 횡-비틀림 좌굴 강도에 관한 연구를 바탕으로하여 별로 비탄성 구간에 비지지 길이가 존재하는 일축대칭 I형 변단면보의 횡-비틀림 좌굴 강도 해석을 실시하였다. 해석에는 유한요소해석프로그램인 ABAQUS(2007)가 사용되었으며, MINITAB(2006)을 이용하여 간편한 설계식을 제안하고 있다. 일단 계단식 단면을 가지는 보에 대하여 고려하였으며, 플랜지 길이 방향 비, 너비방향 비, 두께의 비로 계단식 I형 보를 나타내었다. 집중 하중을 적용시켰으며 비선형 해석을 위해 잔류응력 및 초기변형과 재료비선형을 고려하였다. 본 연구 결과에서 제안된 식은 향후 다양한 하중이 작용하는 비탄성 횡-비틀림 좌굴 강도에 대한 연구에 많은 도움이 될 것이다.

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A Bifurcation Analysis of Space Structures by Using 3D Beam-Column Element Considering Finite Deformations and Bowing Effect (유한변형과 굽힘효과가 고려된 3차원 보-기둥요소에 의한 공간구조물의 분기좌굴해석)

  • Lee, Kyung-Soo;Han, Sang-Eul
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.22 no.4
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    • pp.307-314
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    • 2009
  • The present paper briefly describes the space frame element and the fundamental strategies in computational elastic bifurcation theory of geometrically nonlinear, single load parameter conservative elastic spatial structures. A method for large deformation(rotation) analysis of space frame is based on an eulerian formulation, which takes into consideration the effects of large joint translations and rotations with finite deformation(rotation). The local member force-deformation relationships are based on the beam-column approach, and the change in member chord lengths caused by axial strain and flexural bowing are taken into account. and the derived geometric stiffness matrix is unsymmetric because of the fact that finite rotations are not commutative under addition. To detect the singular point such as bifurcation point, an iterative pin-pointing algorithm is proposed. And the path switching mode for bifurcation path is based on the non-negative eigen-value and it's corresponding eigen-vector. Some numerical examples for bifurcation analysis are carried out for a plane frame, plane circular arch and space dome structures are described.

Initial Imperfection Sencitivity in Stiffened Plates (보강판의 초기결함 민감성 연구)

  • 김천욱;원종진
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.8 no.3
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    • pp.264-273
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    • 1984
  • 초기경향이 있는 보강평판의 비선형 운동 방정식을 Galerkin method에 의하여 유도하였다. Runge Kutta method를 사용하여 step-load를 받고 있는 보강평판의 동적 좌굴문제의 수치해를 구하였다. 정적 좌굴실험에 의하여 좌굴하중을 결정함에 있어 동적 해석법을 응용할 수 있음을 입증하였으며, step-load를 받는 보강평판의 동적 좌굴해석으로 정적좌굴의 초기결함 민감성을 해 석하였다. 보강평판의 초기결함민강성은 평판보다 훨씬 낮으며 보강재의 편심비가 높을수록 민감 성은 둔화된다.

A Study on Buckling Behavior of Shallow Circular Arches (낮은 원호아치의 좌굴거동에 대한 연구)

  • 김연태;허택녕;오순택
    • Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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    • v.2 no.2
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    • pp.87-94
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    • 1998
  • Behavioral characteristics of shallow circular arches with dynamic loading and different end conditions are analysed. Geometric nonlinearity is modelled using Lagrangian description of the motion. The finite element analysis procedure is used to solve the dynamic equation of motion, and the Newmark method is adopted in the approximation of time integration. The behavior of arches is analysed using the buckling criterion and non-dimensional time, load and shape parameters which Humphreys suggested. But a new deflection-ratio formula including the effect of horizontal displacement plus vertical displacement is presented to apply for the non-symmetric buckling problems. Through the model analysis, it's confirmed that fix-ended arches have higher buckling stability than hinge-ended arches, and arches with the same shape parameter have the same deflection ratio at the same time parameter when loaded with the same parametric load.

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