• Title/Summary/Keyword: 좌굴모드

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Nonlinear Buckling and Imperfection Sensitivity Analyses of Shell Structures (셸 구조물의 비선형좌굴 및 결함민감도 해석)

  • 원종진
    • Journal of the KSME
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    • v.33 no.7
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    • pp.614-627
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    • 1993
  • 좌굴하기 쉬운 구조물을 설계할 때는 반드시 좌굴특성에 대한 어떤 직관을 가져야 한다. 이글의 목적은 셸 구조물이 비선형붕괴(nonlinear collapse), 분기좌굴(bifurcation buckling) 또는 이들 모드의 조합에 의해서 어떻게 좌굴될 것인가에 대한 감각을 전하는데 있다. 이 불안정에 대한 직관적 이해는 보강되고 여러 요소들로 조립되며 분지셸(branched shell)을 갖거나 복잡한 벽구 조를 갖는 실제 셸 구조물 등의 많은 예에 의해서 얻어질 수 있다. 이 글에서는 수식의 개발이 아니라 불안정의 예측에 주안점을 두고 있으며, 큰 처짐과 소성의 조합에 의해 발생되는 비선 형좌굴과 결함민감도가 특히 강조된다. 또한 최적화된 구조물의 국부 및 전체 불안정, 좌굴모드의 상호작용, 그리고 결함민감도(imperfection sensitivity) 등이 예시된다.

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Analysis on the Elastic Shear Buckling Characteristics of Corrugated Steel Plate in Accordance with Corrugation Shape (형상에 따른 주름강판의 탄성전단좌굴 특성 및 경향성 분석 연구)

  • Shon, Su-Deok;Yoo, Mi-Na;Lee, Seung-Jae
    • Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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    • v.18 no.6
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    • pp.11-20
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    • 2014
  • This paper aims at comparing and analyzing shear buckling characteristics between sinusoidal corrugation shape and trapezoidal one. For this, I adopted the equal-length trapezoidal corrugation and sinusoidal one for the analytical models, and analyzed their shear buckling characteristics through linear buckling analysis and on its theory. Generally, the shear buckling shapes of corrugated steel plates are classified into local buckling, global buckling, and interactive buckling from the two buckling modes. Sinusoidal corrugation shape, unlike trapezoidal corrugation, does not have flat sides, which causes another tendency in shear buckling mode. Especially, the changes and different aspects of shear buckling on the boundary between local buckling and global buckling appear in different corrugation shapes. According to the analysis results, interactive buckling mode appeared on the boundary of local buckling and global bucking in trapezoidal corrugation. However, in the case of corrugated steel plates with sinusoidal configuration, interactive buckling mode appeared in the part where global bucking takes place. Besides, trapezoidal shapes are of advantages on shear buckling resistance in the local buckling section, and so are sinusoidal shapes in the global buckling section.

Numerical Analyses of Critical Buckling Loads and Modes of Anisotropic Laminated Composite Plates (비등방성 복합 적층판의 임계좌굴하중 및 모드의 수치 해석)

  • Lee, Sang Youl;Yhim, Sung Soon;Chang, Suk Yoon
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.10 no.3 s.36
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    • pp.451-461
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    • 1998
  • The solution of anisotropic plate via the classical methods is limited to relatively load and boundary conditions. If these conditions are more complex, the analysis becomes increasingly tedious and even impossible. For many plate problems of considerable practical interest, analytic solutions to the governing differential equations cannot be found. Among the numerical techniques presently available, the finite difference method and the finite element method are powerful numerical methods. The objective of this paper is to compare with each numerical methods for the buckling load and modes of anisotropic composite laminated plates considering shear deformation. In applying numerical methods to solve differential equations of anisotropic plates, this study uses the finite difference method and the finite element method. In determining the eigenvalue by Finite Difference Method, this paper represent good convergence compared with Finite Element Method. Several numerical examples and buckling modes show the effectiveness of various numerical methods and they will give a guides in deciding minimum buckling load and various mode shapes.

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Study on Section Properties of Deckplates with Flat-Hat Stiffners (Flat-Hat 스티프너를 가진 데크플레이트의 단면 성능에 관한 연구)

  • Ju, Gi-Su;Park, Sung-Moo
    • Journal of Korean Association for Spatial Structures
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    • v.4 no.1 s.11
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    • pp.77-86
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    • 2004
  • It is the buckling of the compression portions of the deckplate that govern its behaviour under wet concrete construction loading. The size and position of intermediate stiffeners in the compression flanges of thin-plate steel decks exert a strong influence on the dominant buckling mode of the flange. Test sections composed of high-strength steel were brake pressed with a variety of Flat-hat intermediate stiffeners in the compression flange forming a progression from small to large stiffeners. The ABAQUS program to determine the effectiveness of intermediate stiffeners in controlling buckling modes is undertaken. A series of specimens are loaded with simple beam. Various buckling wave forms prior to ultimate failure through a plastic collapse mechanism. The experimentally determined buckling stresses are found to be comparable with studies performed using the ABAQUS program analysis and using each country code.

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Finite Difference Stability Analysis of Anisotropic Plates with Free Edge (자유경계를 갖는 비등방성 판의 유한차분 안정성 해석)

  • Yoo, Yong Min;Lee, Sang Youl;Chang, Suk Yoon
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.12 no.2 s.45
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    • pp.221-230
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    • 2000
  • Checking the stability of anisotropic plates with free edges, it is impossible that buckling loads and modes are found via existing classical methods about various loads and boundary conditions. For solving this problems. finite difference method(FDM) is used to analyze the buckling behaviors for arbitrary boundary conditions. Using FDM, it is difficult to treat the fictitious points on free edges. So, this paper analyzes buckling behaviors of analytic models with one edge free and the other edges clamped and with opposite two edges free and other two edges clamped. The various buckling loads and mode characteristics through numerical results are given for buckling behaviors of anisotropic plates on free edges.

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Elastic Buckling Reliability Analysis of Circular Cylindrical Shell with Random Geometric Initial Imperfection (기하학적 초기결함을 갖는 원통형 쉘의 탄성 좌굴신뢰성 해석)

  • Y.S. Yang;D.K. Kim
    • Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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    • v.29 no.2
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    • pp.103-114
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    • 1992
  • A study result of buckling reliability is presented for the axially compressed imperfect elastic cylinder. Multi-mode analysis program is developed from Karman-Donnell Equation for the calculation of the buckling load of the cylindrical she1l. Geometric intial imperfection is approximated by double Fourier series of which coefficients are assumed random variables with jointly normal distribution characteristics. Crude Monte Carlo simulation technique is used to calculate the probabilistic failure properties of several cases with various imperfection Conditions.

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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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Stability Design of Steel Frames considering Initial Imperfection based on Second-Order Elastic Analysis (2차 탄성해석을 이용한 강뼈대구조의 초기결함 좌굴설계)

  • Kyung, Yong Soo;Lee, Chang Hwan;Kim, Moon Young
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.28 no.4A
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    • pp.465-474
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    • 2008
  • Generally design of frame structures composed of beam-column member is accomplished by stability evaluation of each member considering the effective buckling length. This study selects a member of the smallest non-dimension slenderness ratio using the buckling eigenvalue calculated by the elastic buckling eigen-value analysis and axial force of the each member, and decides the initial deflection quantity reflected geometric and material nonlinearities from a suggested equation on the base of standard strength curve of Korea Bridge Design Code. Second-order elastic analysis applying the initial deflection is executed and the stability of each member is evaluated and decides ultimate strength. Through examples of eight-stories and four-stories plane frame structures, the evaluation of the stability is compared with the existing method and ultimate strength of the suggested method is compared with ultimate strength by the nonlinear inelastic analysis. Through these procedures, the increasing of effective buckling length by elastic buckling eigenvalue analysis is prevented from a new design method that considers initial imperfections. And the validity of this method is proved.

Buckling behavior of longitudinally stiffened steel plates by U-shaped ribs (U리브 보강판의 압축좌굴모드 변동특성에 관한 해석적 연구)

  • Choi, Su-Young;Choi, Byung-Ho
    • Proceedings of the KAIS Fall Conference
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    • 2011.12b
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    • pp.465-468
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    • 2011
  • 압축을 받는 판 구조의 경제적인 단면 보강을 위해 종방향 보강재인 U형 단면 리브를 적용하는 것이 효과적이나, 현재 국내에서는 명확한 설계지침이나 연구자료가 제시되지 못하고 있다. 따라서 U리브의 적정 크기 및 최적 간격에 대해 검토 후 이에 관한 지침이 제시될 필요성이 있다. 이에, 본 연구에서는 U리브의 단면 크기 및 강성에 따른 탄성좌굴강도 및 좌굴모드의 변화를 알아보고자 한다. 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 고유치 해석을 실시하였고, 이론값과 해석적 결과의 탄성좌굴강도를 비교하였다. 이러한 분석 결과를 토대로 향후 U리브의 최소소요강성 및 단면 선정방안을 제시하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

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