Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.12
no.2
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pp.89-98
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2012
This study investigates the optimum structural design of space truss considering global buckling, and is to obtain the minimal weight of the structure. The mathematical programming method is used for optimization of each member by member force. Besides, dynamic programming method is adapted for consideration in snap-through buckling. The mathematical modeling for optimum design of truss members consists of objective function of total weight and constrain equations of allowable tensile (or compressive) stress and slenderness. The tangential stiffness matrix is examined to find the critical point on equilibrium path, and a ratio of the buckling load to design load is reflected in iteration procedures of dynamic programming method to adjust the stiffness of space truss. The star dome is examined to verify the proposed optimum design processor. The numerical results of the model are conversed well and satisfied all constrains. This processor is a relatively simple method to carry out optimum design with consideration in global buckling, and is viable in practice with respect to structural design.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.30
no.6
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pp.479-484
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2017
In this paper, finite element analysis of Steel-Concrete panel(SCP) was conducted considering the local buckling behavior and the optimized design of shear studs arrangement was studied by comparing with design guidelines. If the spacing of the studs of SCP is widened, it is easy to be manufactured and the weight fo members become lighter. On the other hand, the steel plate would be vulnerable to the local buckling behavior. Therefore, the guidance and design of SCP limit the maximum spacing of the studs to prevent the development of shear cracks and local buckling, however this is based on the design criteria of the other composite structures. Parameter studies with changes in stud spacing on steel plate and SCP are conducted and the obtained result was compared with values given in design guidelines.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.18
no.2
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pp.159-168
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2005
An improved stability design method for beam-columns of plane frames is proposed based on system buckling analysis and second-order elastic analysis. For this, the tangent stiffness matrix of beam-column elements is first derived using stability functions and a procedure for evaluating effective buckling lengths is reviewed using elastic system buckling analysis. And then the second-order analysis procedure is presented considering $P-\Delta$ effects and is compared with the closed-form solution through numerical examples. Design examples showing the validity of the proposed method we presented and their numerical results are compared with those obtained from the conventional stability design methods. Finally some useful conclusions are drawn.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.16
no.3
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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.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.4A
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pp.497-505
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2008
Corrugated steel webs resist only shear force because of the accordion effects. The shear force in the web can cause three different buckling mode: local, global, and interactive shear buckling modes. The shear behavior of the corrugated steel webs have been investigated by several researchers. However, shear buckling behavior of the corrugated webs are not clearly explained yet. And, it lead the conservative design. This paper presents shear strength of trapezoidally corrugated steel webs. A series of the tests were also conducted to verified proposed shear strength. Firstly, local, global, and interactive shear buckling equations provided by previous researchers were rearranged as a simple form considering the profiles of the existing bridges with corrugated steel webs. And, global and interactive shear buckling coefficient, and shear buckling parameter for corrugated webs were suggested in this study. Inelastic buckling strength can be determined from buckling curves based on the proposed shear buckling parameter. From the test results of this study and those of previous researchers, it can be found that suggested shear strength provides good estimation of those of trapezoidally corrugated steel webs.
Kim, Han-Il;Sim, Chang-Hoon;Park, Jae-Sang;Kim, Do-Young;Yoo, Joon-Tae;Yoon, Young-Ha;Lee, Keejoo
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.48
no.9
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pp.653-661
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2020
This study derives numerically the shell Knockdown factors for the isogrid-stiffened cylinders of space launch vehicles when the axially compressive force and internal pressure are applied simultaneously. A commercial nonlinear finite element analysis software, ABAQUS, is used for the present work. Nonlinear postbuckling analyses are conducted to calculate the global buckling loads of a cylinder without and with the internal pressure. The shell Knockdown factor is numerically derived using the predicted global buckling loads without and with the geometrically initial imperfection of a cylinder. When the internal pressure of 500 kPa and compressive force are applied to the cylinder, the global buckling load and Knockdown factor increases by 304% and 53%, respectively, as compared to the results without the internal pressure.
Kim, Do-Young;Sim, Chang-Hoon;Kim, Han-Il;Park, Jae-Sang;Yoo, Joon-Tae;Yoon, Young-Ha;Lee, Keejoo
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.49
no.4
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pp.321-328
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2021
This paper derives numerically new buckling Knockdown factors for the lightweight design of the composite propellant tanks for space launch vehicles. A nonlinear finite element analysis code, ABAQUS, is used for the present postbuckling analysis of composite cylinders under compressive loads. Various thickness ratios (R/t) and slenderness ratios (L/R) are considered and Single Perturbation Load Approach is applied to represent the geometric initial imperfection of the composite cylinder. For the composite cylinder with thickness ratio of 500 and slenderness ratio of 2.04, the buckling Knockdown factor derived in this work is higher by 84.38% than NASA's previous buckling design criteria. Therefore, it is investigated that a lightweight design is possible when the present Knockdown factors are used for the design of composite propellant tanks. In addition, it is shown that global buckling loads and buckling Knockdown factors decrease as the thickness ratio or slenderness ratio of composite cylinders increases.
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.
본 고에서는 철골 구조물에 있어서 일어나고 있는 좌굴에 대해, 현재 외국에서 진행중인 연구의 일부를 소개하였다. 이들의 기본 개념은 좌굴이 일어날 수 있는 압축부재에 있어서 최대내력, 즉 좌굴이 일어나기 이전에 부재를 압축에 대해 항복시킴으로써, 좌굴을 방지하려는 연구의 일종으로서, 부재의 강도면에 있어서는 큰 손실이 뒤따르게 된다. 하지만, 트러스 등의 구조물에 있어서 압축보다 인장에 대해서 사전에 항복하도록 설계(선인장 항복설계)가 이루어진 경우일지라도, 인장항복만으로 붕괴기구가 형성된다. 또한, 일반적으로 트러스를 제작함에 있어서 시공상의 오차가 발생할 가능성이 상존하고 있으며, 부정확하게 시공된 구조물에 있어서는 설계시 상정된 파괴기구와는 다른 형태의 파괴기구가 형성될 가능성이 있다. 따라서, 안정항복하여 큰 소성변형이 필요한 경우에는 상기의 방법이 유효하다고 사료된다. 한편 본 고에서 예로 다루고 있는 2중 강관구조에 있어서는, 외관과 내관의 단면적비가 약 1:1.5 정도이며, 보강재로 사용되는 내관을 아무리 저급의 제품을 사용한다해도 불경제적이 될 가능성이 크다. 따라서 금후, 내관의 단면 결정을 위한 많은 연구가 이루어져야 한다고 생각한다.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.12
no.4
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pp.599-606
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1999
복합 적층 판과 보강 재를 설치한 보강된 복합 적층 패널의 좌굴을 고려한 설계에서, 좌굴이 항상 구조물의 최종 파손을 의미하는 것은 아니므로 이들의 좌굴 및 좌굴 후 거동에 대한 정확한 이해와 연구가 필요하다. 본 연구에서는 유한요소 법을 이용하여 적층 메커니즘과 섬유 배향각, 적층 순서 등이 복합 적층 판과 보강된 복합 적층 패널의 좌굴 및 좌굴 후 거동에 미치는 영향을 체계적으로 해석하였고, 각 변수에 따른 좌굴 및 좌굴 후 거동 특성을 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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