• 제목/요약/키워드: 원통 쉘

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보강된 복합재 쉘구조의 좌굴강도 개선을 위한 직교배열 이용 설계방법 (Design Strategy of Stiffened Composite Shell Structure to Improve the Buckling Strength Using Numerical Experiments Based on Orthogonal Arrays)

  • 구정서;권오건;최진민;권영두
    • 대한기계학회논문집
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    • 제16권3호
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    • pp.514-526
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    • 1992
  • 본 연구에서는 Taguchi 방법에 사용된 직교배열 이용 실험 계획법에 의한 최 적화 방법으로 보강된 복합재 쉘 구조의 좌굴강도 최적화를 수행하고 타당성을 고찰하 였다.한 방향의 압축하중을 받는 단순 지지된 복합재 평판과 Cut-out을 가진 원통 형 판넬의 보강재 및 섬유방향 최적 설계에 본 방법을 적용시켜 본 결과, 현저한 설계 개선과 아울러 각 설계 변수가 좌굴강도에 미치는 영향을 파악할 수 있었다. 특히 이 방법은 함수의 미분값을 이용한 민감도 해석대신에 함수값의 평균치 분석(ANOM)및 분산 분석(ANOVA)을 사용하기 때문에 설계변수의 변화에 덜 민감한 설계를 얻을 수 있 다.

축방향 압축을 받는 다각형 단면 쉘 기둥구조의 국부좌굴강도에 관한 해석적 연구 (Finite Element Analyses on Local Buckling Strength of Polygonal-Section Shell Towers)

  • 박성미;최병호
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제13권4호
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    • pp.1900-1907
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    • 2012
  • 일반적으로 활용되고 있는 원통형 단면쉘 구조로 이루어진 타워구조의 대형화에 한계가 있어 다각형 단면쉘 기둥구조의 활용이 대두되고 있다. 현재 대형 다각형 단면쉘 기둥구조의 국부좌굴강도에 대한 자료가 충분치 않고 관련 기준이나 지침이 명확히 제시되고 있지 않은 실정이다. 이에 3차원 유한요소프로그램인 ABAQUS를 이용한 다양한 변수해석 모델을 수립하여 탄성좌굴 및 비선형비탄성 변수해석을 수행하였다. 이 때, 단면제원은 대형 풍력발전타워 기둥구조에 적용하는 것을 가정하여 선정하였고, 다각형의 각형 수, 잔류응력의 크기 및 분포특성, 강재 항복강도 등의 변수를 고려한 해석결과를 토대로 다각형 단면쉘 기둥구조의 국부좌굴 특성을 분석하였다. 본 변수해석 연구결과로부터 세부적인 잔류응력 분포양상 보다는 잔류응력의 최대크기가 축방향 압축을 받는 다각형 쉘의 국부좌굴강도에 중요한 영향인자인 것을 알 수 있다. 다각형 단면 쉘 구조의 국부좌굴강도는 4변 단순지지된 평판구조의 기준을 적용하여 평가할 수 있을 것으로 판단된다.

회전하는 금속복합재료 혼합적층 원통쉘의 진동해석 (Vibration Analysis of the Rotating Hybrid Cylindrical Shells Laminated with Metal and Composite)

  • 이영신;김영환
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제20권3호
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    • pp.968-977
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    • 1996
  • The linear/nonlinear vibration response of the rotating hybrid cylindrical shell with simply supported boundary condition is studied. The Ritz-Galerkin method is applied to obtain the nonlinear frequency equation, which excludes in-plane and rotatory inertia but includes bending stretching coupling terms. The bifurcation phenomena for the linear frequency and the frequency ratio(nonlinear/linear frequency ratio) are presented. The hybrid cylindrical shells are composed of composite(GFRP, CFRP) metal(aluminium, steel) with symmetric and antisymmetric stacking sequence. The effects of the Coriolis and centrifugal force are considered The results also present the effects of length-to- radies ratio, radius-to-thickness ratio, the circumferential wave number, the stacking sequence, the material property, the initial excitation amplitude and the rotating speed. The present linear frequency results are compared with those of the available literature.

곡률 원판이 결합된 외팔 원통 쉘의 고유진동 해석 (Free Vibration Analysis of a Curvatured Plate Welded to a Clamped-Free Circular Cylindrical Shell)

  • 임정식;손동성
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2002년도 추계학술대회논문집
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    • pp.529-534
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    • 2002
  • The receptance method was applied for the analysis of a cylindrical shell with a curvaturated plate attached at the top of the shell. The boundary conditions of the shell considered here were clamped at the bottom and free at the top of the shell. Before the analysis of the shell/plate combined structure, the natural frequencies of the plate and the shell were calculated separately and then they were used in the calculation of the frequencies of the combined structure by the receptance method. The frequency equation of the combined structure was derived from the continuity condition at the junction of the shell and the plate. The frequencies for various curvature factors of the plate were presented and compared with those from ANSYS to show its validity of the present method.

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마이크로 역학기반 GFRP 원통형 적층 쉘 구조의 변위 해석 (Deflection Analysis of Laminated Composite Cylindrical Shell Structures Based on Micro-Mechanics)

  • 김규동;이상열
    • 복합신소재구조학회 논문집
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    • 제4권4호
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    • pp.15-21
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    • 2013
  • This study carried out finite element deflection analysis of cylindrical shell structures made of composite materials, which is based on the micro-mechanical approach for different fiber-volume fractions. The finite element (FE) models for composite structures using multi-scale approaches described in this paper is attractive not only because it shows excellent accuracy in analysis but also it shows the effect of the material combination. New results reported in this paper are focused on the significant effects of the fiber-volume fraction for various parameters, such as fiber angles, layup sequences, and length-thickness ratios. It may be concluded from this study that the combination effect of fiber and matrix, largely governing the dynamic characteristics of composite shell structures, should not be neglected and thus the optimal combination could be used to design such civil structures for better dynamic performance.

경사단을 갖는 Steel 및 복합재료 원통쉘의 자유진동 특성에 관한 연구 (A Study on Free Vibration of Steel and Composite Cylindrical Shells with an Oblique Angle)

  • 이장원;최영진;이영신
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2004년도 추계학술대회논문집
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    • pp.928-933
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    • 2004
  • The vibration characteristic is a primary design factor. The cylindrical shells are used as a primary components of complex structure. also, The cylindrical shells have oblique angle. In this study, The vibrational characteristics of steel and plain wave GFRP cylindrical shell with an oblique end are given by experimental and finite element method. To be find characteristic of the oblique end, the mass of the cylindrical shell is maintained. Natural frequency and mode shapes of isotropic and plain weave composite shells are obtained by modal test. The results are compared with those of the finite element method. The simply supported boundary conditions with bolts along the circumferential direction of the GFRP shell are well achieved. Also, The clamped boundary conditions is applied to the steel specimen. Those are shown to agree well with the analytical results and finite element analysis results.

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다분야 층별 이론에 기초한 원통형 압전적층 쉘의 공력열탄성학적 해석 (Aerothermoelastic Analysis of Cylindrical Piezolaminated Shells Based on Multi-field Layerwise Theory)

  • 오일권;신원호;이인
    • Composites Research
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    • 제15권3호
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    • pp.52-61
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    • 2002
  • 압전재가 부착된 원통형 패널의 공력열탄성학적인 해석을 수행하기 위하여, 다분야 층별 이론에 기초하여 기하학적 비선형 유한 요소를 개발하였다. Han Krumhaar의 초음속 피스톤 이론을 적용하여 압전재가 부착된 원통형 패널에 대하여 열하중과 열변형에 따른 초음속 플러터 해석을 수행하였다. 플러터 임계동압을 증가시키고, 압전재 층의 열탄성학적 변형을 줄이는 가능성에 대하여 압전 작동기를 사용하여 검토하였다. 이 논문의 해석 결과들은 압전 작동기가 플러터 모드의 병합을 늦추고, 열하중을 상쇄하여 임계 동압을 효과적으로 증가시킬 수 있음을 보였다.

비틀림 및 횡압럭을 받고 있는 복합재 원통쉘의 좌굴 (Buckling of Composite Cylindrical Shells Sugjected ot Torsion of Lateral Pressure)

  • 한병기;이성희;유택인
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제20권5호
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    • pp.1436-1444
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    • 1996
  • The problem ofinstability of laminated circular cylindrical shell under the action of torsio or lateral pressure is investigated. The analysis is based on the Sander's theory for finite deformations of thin shell. The buckling is elastic for thin compoisite shell nad the geometry is assumed to be free of initial imperfections. The equilibrium equations are obrained by usitn the p[erturbation technique. Solution procedure is based on the Galerkin mehtod. The computer program for numerical results is made for several stacking sequence, length-to-radius ratio, and radius-to-thickness ratio. The numerical results of buckling load are present.