• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.29 no.6A
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• pp.617-624
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• 2009

This study deals with the free vibrations of the elastica shaped arch with linear taper. The shape of elastica is obtained from the Bernoulli-Euler beam theory. Differential equations governing free vibrations of such arch are derived and numerically solved to determine natural frequencies, in which three kinds of taper type and two kinds of end constraint, respectively, are considered. For validating the theories presented herein, the frequency parameters obtained in this study are compared to those of SAP 2000. As results of the numerical analyses, effects of end constraint, taper type, slenderness ratio and section ratio on the lowest four non-dimensional frequency parameters are extensively investigated.

• 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.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.14 no.1
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• pp.87-93
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• 2001

이 논문은 사하중에 의한 정적 처짐을 갖는 변단면 보의 자유진동에 관한 연구이다. 사하중이 작용하는 변단면 보의 자유진동을 지배하는 상미분방정식을 유도하고 이를 수치해석하여 최 저차 3개 모드의 고유진동수 및 진동형을 산출하였다. 수치해석 예제에서는 선형 변단면과 등분포 사하중을 채택하였다. 지점조건으로는 회전-회전, 회전-고정, 고정-고정 보를 채택하였다. 수치해석의 결과로 하중강도, 세장비 및 단면비가 고유진동수에 미치는 영향을 분석하였다. 사하중의 영향을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 진동형을 서로 비교하였다.

• Computational Structural Engineering
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• v.11 no.3
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• pp.155-164
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• 1998

이 논문은 변단면을 고려한 수평 곡선보의 자유진동에 관한 연구이다. 진동시 곡선보 요소에 작용하는 합응력과 관성력의 동적평형방정식을 이용하여 변단면 원호형 수평 곡선보의 자유진동을 지배하는 상미분방정식을 유도하였다. 이 미분방정식을 원형 단면을 갖는 선형변변단면에 적용하여 고유진동수, 진동형 및 합응력을 산출하였다. 수치 해석예에서는 양단고정 및 양단회전 곡선보를 채택하였으며, 수치해석 결과로서 고유진동수와 단면비, 세장비 및 중심각 사이의 관계를 그림에 나타내었다. 또한 실험실 규모의 실험을 통하여 본 연구결과의 타당성을 보였다.

• Computational Structural Engineering
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• v.8 no.1
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• pp.115-122
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• 1995

For the three dimensional analysis of linearly tapered members, the stiffness matrices are derived. Significant improvements of accuracy and efficiency of the analysis are achieved by using the stiffness matrices developed in this study. Results of these analysis are compared with those based upon stepped representation of beam elements in the ANSYS. The stiffness matrices presented in this study can be used for the analysis of tapered and prismatic members.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.29 no.1A
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• pp.53-60
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• 2009

This paper deals with the geometrical nonlinear analyses of post-buckled columns with variable cross-section. The objective columns having variable cross-section of the width, depth and square tapers are supported by both hinged ends. By using the Bernoulli-Euler beam theory, differential equations governing the elastica of post-buckled column and their boundary conditions are derived. The solution methods of these differential equations which have two unknown parameters are developed. As the numerical results, equilibrium paths, elasticas and stress resultants of the post-buckled columns are presented. Laboratory scaled experiments were conducted for validating the theories developed in this study.

• 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.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.33 no.1
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• pp.13-22
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• 2013

This paper deals with a novel method for numerical analyses of the tapered geometrical non-linear beam with three unknown parameters, subjected a floating point load. The beams with hinged-movable end constraint are chosen as the objective beam. Cross sections of the beam whose flexural rigidities are functionally varied with the axial coordinate. The first order simultaneous differential equations governing the elastica of such beam are derived on the basis of the Bernoulli-Euler beam theory. A novel numerical method for solving these equations is developed by using the iteration technique. The processes of the solution method are extensively discussed through a typical numerical example. For validating theories developed herein, laboratory scaled experiments are conducted.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.14 no.5
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• pp.1023-1031
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• 1994

The closed forms of consistent mass matrix with rotational inertia matrix are developed for free vibration analysis in space sutructures containing linearly tapered members with cross section of thin-walled I-sections. The exact displacement functions are used for formulating mass matrices. The very small slopes of the tapered member are used in usual practice, such that the series expansion forms of these are also developed to avoid numerical failure in vibration analysis. Significant improvements of accuracy and efficiency of free vibation analysis are achieved by using the mass matrices developed in this study. Frequencies of free vibation of tapered members are compared with solutions based upon stepped representation of beam element in the ANSYS. The mass matrices presented in this study can be used for the free vibration analysis of tapered and prismatic members.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.25 no.2
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• pp.129-138
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• 2012

This paper deals with geometrical non-linear analyses of the tapered variable-arc-length beam, subjected to the combined load with an end moment and a point load. The beam is supported by a hinged end and a frictionless sliding support so that the axial length of the deformed beam can be increased by its load. Cross sections of the beam whose flexural rigidities are functionally varied with the axial coordinate. The simultaneous differential equations governing the elastica of such beam are derived on the basis of the Bernoulli-Euler beam theory. These differential equations are numerically solved by the iteration technique for obtaining the elastica of the deformed beam. For validating theories developed herein, laboratory scaled experiments are conducted.