• Title/Summary/Keyword: 좌굴 안정성

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안정적 좌굴 모델을 통한 저감쇠 직물 시뮬레이션

  • Choe, Gwang-Jin;Go, Hyeong-Seok
    • Journal of the Korea Computer Graphics Society
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    • v.8 no.1
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    • pp.37-45
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    • 2002
  • We present a cloth simulation technique that is very stable yet also responsive. The stability of the technique allows the use of a large fixed time step when simulating various types of fabrics and character motions. The animations generated using this technique are strikingly realistic. Wrinkles form and disappear in a quite natural way, which is the feature that most distinguishes textile fabrics from other sheet materials. Significant improvements in both the stability and realism were made possible by overcoming the post-buckling instability as well as the numerical instability. The instability caused by buckling arises from a structural instability and therefore cannot be avoided by simply employing an implicit method. Addition of a damping force may help to avoid instabilities; however, it can significantly degrade the realism of the cloth motion. In this paper, a new buckling model based on immediate buckling assumption is proposed. A cloth element is assumed to reach a stable configuration immediately once it begins to buckle. This assumption makes it possible to simulate the fabric buckling stably without introducing any fictitious damping force. Consequently, it produces highly responsive cloth motion as well as improves the stability by modeling the fabric-specific buckling property adequately.

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Stability of CWR Tracks according to the Characteristics of the Probability Distribution of the Neutral Temperature (중립온도의 확률분포 특성에 따른 CWR 궤도의 안정성)

  • Bae, Hyun-Ung;Choi, Jin-Yu;Kim, Myoung-Su;Lee, Chin-Ok;Lim, Nam-Hyoung
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • 2011.04a
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    • pp.489-492
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    • 2011
  • 장대레일 궤도의 부동구간에서 발생되는 과도한 축력은 혹서기 궤도의 좌굴을 유발시켜 주행하는 열차의 안정성을 위협할 수 있다. 궤도 제원을 제외한 압축응력과 관련된 레일온도 인자, 궤도 강성과 관련된 도상저항력, 궤도의 초기결함인 궤도틀림과 같은 인자들은 기후조건, 궤도 운영조건, 유지관리조건 등에 의해 임의적으로 변동되는 불확실성이 높은 궤도 매개변수이다. 그러므로 장대레일 궤도의 좌굴은 불확실성이 높은 현상임을 알 수 있다. 따라서 궤도 매개변수들의 불확실성 및 임의성을 합리적으로 고려하기 위해서는 확률론적 접근방법의 적용이 필수적이라 할 수 있다. 본 논문에서는 기존 본 연구진에 의해 개발된 장대레일 궤도의 좌굴확률 평가시스템을 이용하여 장대레일 축력을 산정하기 위한 필수요소인 중립온도의 확률분포 특성에 따른 좌굴 안정성을 분석하였다.

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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.

An Improved Stability Design of Cable-Stayed Bridges using System Buckling and Second-Order Elastic Analysis (활하중의 영향을 고려한 시스템 좌굴해석 및 2차 탄성해석을 이용한 사장교의 개선된 좌굴설계)

  • Kyung, Yong Soo;Kim, Moon Young;Chang, Sung Pil
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.26 no.3A
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    • pp.485-496
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    • 2006
  • Practical stability design method of main members of cable-stayed bridges is proposed and discussed through a design example. For this purpose, initial tensions of stay cables and axial forces of main members are firstly determined using initial shaping analysis of bridges under dead loads. And then the effective buckling length using system elastic/inelastic buckling analysis and bending moments considering $P-{\delta}-{\Delta}$ effect by second-order elastic analysis are calculated for main girder and pylon members subjected to both axial forces and moments, respectively. Particularly, three load combinations of dead and live loads, in which maximum load effects due to live loads are obtained, are taken into account and effects of live loads on effective buckling lengths are investigated.

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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Compression Test of a TBM Thrust Jack for Validating Buckling Stability (TBM 추진잭의 좌굴 안정성 검토를 위한 압축시험)

  • Mun-Gyu Kim;Min-Gi Cho;Jung-Woo Cho;Han-Young Jeong
    • Tunnel and Underground Space
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    • v.33 no.5
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    • pp.339-347
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    • 2023
  • As the jacks provide a thrust force on the inclined surface, bending deformations by a side force occur in the pedestal and rod parts. This can induce disorder or degradation of the thrust module, buckling stability on the inclined compression condition should be clarified to secure the reliability of shield TBM. For analyzing the stability, a buckling testing method for hydraulic cylinder was investigated and compression testing system was installed. Before the test, a numerical analysis was conducted to check the stress concentration parts. The maximum allowable force was loaded on the cylinder specimen at 0 degree surface condition as a preliminary test. After the test, plastic deformations or hydraulic leakage was not observed. The static stability of it was verified at 0 degree condition.

Dynamic Stability of Orthotropic Cylindrical Shells under Axial Compression (압축하중을 받는 직교이방성 원통셸의 동적 안정성)

  • Kim, C. W.;;Sung Y. Lu
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.7 no.1
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    • pp.73-82
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    • 1983
  • 초기결함을 가진 직교이방성원통셸이 축방향스텝하중을 받은 때의 동적좌굴을 연구하였다. 원통 쉘의 운동방정식은 비선형 Donnell 방정식을 사용하였으며 변위식에는 6개항을 채용하였다. 좌굴 조건은 원통셸의 수직변위와 길이변화의 급격한 변화로써 정의하였다. 좌굴모우드형상은 초기결 함과 쉘재료의 이방성에 따라 달라짐은 발견하였고 좌굴강도는 초기결함의 증가에 따라 크게 감 소된다.

Study on Buckling Analysis of Portable Prestressing Bed (이동식 긴장대의 좌굴해석 기법 연구)

  • Kim, Jong-Suk;Yoon, Ki-Yong;Kim, Yong-Hyeog
    • Proceedings of the KAIS Fall Conference
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    • 2010.11a
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    • pp.461-465
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    • 2010
  • 본 연구는 유한요소해석프로그램(ABAQUS)을 사용하여 이동식 긴장대의 좌굴해석 기법을 연구한 것이다. 50m에 달하는 프리텐션 방식의 PSC 거더를 제작하기 위해서는 약 10MN에 이르는 매우 큰 긴장력이 가해져 이동식 긴장대가 콘크리트 양생전까지 이 긴장력을 저항하여야 한다. 따라서 이동식 긴장대는 좌굴에 대한 안정성을 확보하여야 한다. 이에 본 논문에서는 앞서 개발한 이동식 긴장대의 해석모델을 이용하여 좌굴해석 기법에 대해 연구하여 이동식 긴장대가 좌굴에 대한 안정성 확보 여부를 파악하고자 하였다.

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Influence of Lateral Ballast Resistance on the Buckling Fragility Curve of the Continuous Welded Rail Tracks (장대레일 궤도의 좌굴 취약도 곡선에 대한 도상횡저항력의 영향)

  • Bae, Hyun Ung;Choi, Jin Yu;Lee, Chin Ok;Lim, Nam Hyoung
    • 한국방재학회:학술대회논문집
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    • 2011.02a
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    • pp.185-185
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    • 2011
  • 기존 장대레일 궤도의 안정성 평가는 궤도 매개변수에 대하여 고정된 안전측의 값을 사용하는 결정론적인 해석에 의존해서 평가되어져 왔다. 그러나 실제현장의 궤도조건은 많은 영향인자들에 의해 그 특성이 불확실하게 변하고 있다. 따라서 온도하중에 의한 궤도 좌굴에 영향을 미치는 궤도 구성인자들의 불확실성 및 임의성을 보다 합리적으로 고려하기 위해서 확률론적 기법을 적용하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 기존 본 연구진에 의해 개발된 장대레일 궤도의 좌굴확률 평가시스템을 이용하여 좌굴 취약도 곡선을 나타내었으며, 궤도 좌굴에 영향을 미치는 주요변수 중 하나인 도상횡저항력에 대한 영향을 분석하였다. 좌굴확률 평가시스템에서는 장대레일 궤도의 좌굴확률을 산정하기 위하여 구조물의 안정과 파괴를 판단할 수 있는 기준을 한계상태방정식으로 표현하고, 이 한계상태방정식으로부터 확률론적 기법 중 하나인 AFOSM(Advanced First Order Second Moment) 방법을 이용하여 파괴확률의 간접적인 지표인 신뢰도지수(${\beta}$)를 통해 좌굴확률을 계산한다. 한계상태방정식에서 구조물의 강도(보유성능)에 해당하는 부분은 궤도의 허용좌굴온도이고, 하중(요구성능)에 해당하는 부분은 레일온도하중으로써 현재 레일온도와 중립온도의 차로 반영된다. 허용좌굴온도 산정에 고려되는 주요변수는 곡선반경(Radius), 도상횡저항력(Lateral Ballast Resista nce), 연직도상강성(Vertical Ballast Stiffness), 궤도 틀림량(Misalignment), 틀림길이(Half Wave Length), 열차운행속도(Velocity)이다. 각 확률변수들이 갖는 확률분포는 모두 정규분포로 가정하였다. 궤도의 기하학적 특성은 곡선반경 5,000m에 대해 고려하였으며, 열차는 KTX의 제원을 사용하여 정지된 상태에서 고려하였다. 틀림량과 틀림길이는 이에 대한 통계적 특성자료가 부족하여 확률변수로 고려하지 않고 결정론적 값으로 취급하였다. 레일온도의 통계적 특성치는 본 연구진에 의해 구축된 기후요소 및 레일온도 DB를 근거로 결정하였으며, 중립온도는 선로관리지침에 따라 $25{\pm}3^{\circ}C$를 기준으로 결정하였다. 또한 도상횡저항력은 실측 데이터를 참고로 하여 평균값에서 10%의 변동량을 갖는 것으로 보고 통계적 특성치를 결정하였다. 도상횡저항력이 좌굴확률에 미치는 영향을 매우 큰 것을 알 수 있었으며, 레일온도 $60^{\circ}C$일 때 도상횡저항력이 증가하면서 감소되는 좌굴확률이 도상저항력이 커질수록 그 감소량이 작아지는 것을 알 수 있었다.

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