• Coupled systems mechanics
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• 제11권2호
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• pp.167-198
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• 2022

In this paper we deal with classical instability problems of heterogeneous Euler beam under conservative loading. It is chosen as the model problem to systematically present several possible solution methods from simplest deterministic to more complex stochastic approach, both of which that can handle more complex engineering problems. We first present classical analytic solution along with rigorous definition of the classical Euler buckling problem starting from homogeneous beam with either simplified linearized theory or the most general geometrically exact beam theory. We then present the numerical solution to this problem by using reduced model constructed by discrete approximation based upon the weak form of the instability problem featuring von Karman (virtual) strain combined with the finite element method. We explain how such numerical approach can easily be adapted to solving instability problems much more complex than classical Euler's beam and in particular for heterogeneous beam, where analytic solution is not readily available. We finally present the stochastic approach making use of the Duffing oscillator, as the corresponding reduced model for heterogeneous Euler's beam within the dynamics framework. We show that such an approach allows computing probability density function quantifying all possible solutions to this instability problem. We conclude that increased computational cost of the stochastic framework is more than compensated by its ability to take into account beam material heterogeneities described in terms of fast oscillating stochastic process, which is typical of time evolution of internal variables describing plasticity and damage.

• 한국음향학회지
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• 제21권1호
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• pp.73-81
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• 2002

본 논문에서는 중고주파영역에서의 진동해석기법인 파워흐름해석 법을 보와 평판이 연성된 구조물에 적용하기 위하여 무한보가 무한평판을 수직으로 투과하는 구조물에서의 파워투과반사계수를 파동전달법을 이용하여 구하였다. 이러한 파워투과반사계수를 실제 구조물에 적용하기 위해서는 파워흐름유한요소법으로의 활용이 필요하다. 이를 위해 본 논문에서는 파워투과반사계수를 이용하여 보 평판구조물을 위한 연결요소행렬식을 정립하였으며, 또한 보와 평판요소를 각각 해석할 수 있는 파워흐름유한요소해석 프로그램을 구성하고, 여기에 정립된 보와 평판간의 연결요소 행렬식을 대입하여 보와 평판이 연성된 구조물까지 해석이 가능한 프로그램으로 개발하였다. 이 프로그램을 이용하여 이상화한 선박의 선미부 구조물을 해석한 결과, 선박구조물에서 진동에너지분포를 구할 수 있었고, 진동 인텐시티를 통하여 구조물에서의 파워전달경로를 예측할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권6호
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• pp.503-508
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• 2007

본 연구에서는 대변형 보이론을 이용하여 무베어링 로터 시스템의 공력탄성학적 안정성 해석을 수행하였다. 무베어링 로터 시스템의 유연보, 토오크 튜브, 그리고 메인 블레이드를 각각 탄성 운동을 하는 보로 가정하고, 1차원 보 요소로 모델링을 하였다. 외력으로는 2차원 준-정상 공기력 모델을 적용하였으며, 보의 유한 요소 지배방정식은 헤밀턴 원리(Hamilton's Principle)를 이용하여 얻었다. 공력탄성학적 안정성 해석을 수행하기 위하여 정지 비행시는 모달 접근법을, 전진 비행시는 주기적인 특성을 갖는 비선형 정적 트림해를 얻기 위해 동체 평형을 고려한 연계 평형 해석을 통한 완전 유한요소 방정식을 이용하였다. 본 연구에서 구한 결과를 기존의 적정변형 보이론에 모달 접근법을 이용한 무베어링 로터 시스템의 결과와 비교하였다.

• 한국광학회지
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• 제18권4호
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• pp.280-285
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• 2007

다중모드 광섬유 테이퍼(taper)를 이용하여 레이저와 광섬유 혹은 두 개의 서로 다른 광섬유 사이의 효과적인 광결합을 위한 모드 크기 변환기를 제안하고 구현하였다. 이 소자의 입력 단은 다중 모드 구조이고 출력단은 단일 모드 구조이다. 소자의 구조 및 광원과 소자사이의 결합 조건이 결합 효율에 미치는 영향을 이론적으로 분석하였다. 이론적 결과는 제안된 소자가 가우시안 빔을 단일모드 광섬유로 거의 손실 없이 결합할 수 있는 것을 보였다. 제안된 소자를 두 개의 마이크로 토치가 부착된 장비를 이용해 제작하였다. 실험 결과 제작된 다중모드광섬유 테이퍼를 통해 $50\;{\mu}m$ 빔 크기를 가지는 가우시안 빔을 단일모드 광섬유로 효과적으로 결합할 수 있는 것을 보였다. 소자의 삽입 손실은 1.3 dB였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.509-516
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• 2013

이 연구에서는 휨힌지를 유도하기 위해 휨강도와 전단강도의 확률분포를 고려한 연결보의 성능기반설계법을 제안하였다. 이 방법은 연결보의 항복 이후 거동과 시스템의 재분배를 반영하므로 현행 선형해석 기반의 연결보 설계에서 임의로 저감된 유효강성의 적합성을 검증할 수 있으며, 사용하중에서의 연결보의 실제 강성을 반영하여 횡변위를 평가하는데 적정하다. 또한 부재간 내력 재분배를 고려할 수 있어 병렬전단벽의 최적설계가 가능할 것으로 판단된다. 이 설계법의 적합성을 검증하기 위해 단순화된 30층 오피스 건물을 대상으로 비선형정적해석을 수행하고 성능점 및 각 스텝의 구조성능을 검토하였다. 또한 사용하중의 부재강성을 평가하고 극한하중의 부재 강성을 사용한 시스템의 거동과 비교하였다. 또한 연결보의 다양한 배근 및 보 춤에 따른 시스템의 거동특성을 비교, 분석하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.598-604
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• 2011

본 논문은 연결된 결합 선로를 이용하여 브랜치 선로 결합기를 소형화하는 방법을 제시하였다. 이 방법은 기존 마이크로스트립 브랜치 선로 결합기에 사용되는 ${\lambda}/4$ 선로를 같은 특성을 갖는 연결된 결합 선로로 대신한 방법이다. 연결된 결합 선로는 우-기 모드 해석 방법을 기반으로 Z 파라미터와 T 등가 회로로 분석하였다. 이 결과를 이용하여 연결된 결합 선로를 갖는 브랜치 선로 결합기를 중심 주파수 2.4 GHz에서 FR4 기판으로 설계하고 제작하였다. 실험 결과는 이론값과 잘 일치했다. 그리고 실험 결과, 기존 단일 마이크로스트립 선로로 구현된 결합기보다 37 % 크기가 줄어들었음을 확인할 수 있었다. 이 방법은 앞으로 이동 통신 빔 형성 안테나의 급전선인 Butler Matrix의 크기를 줄이는 방법으로 사용 가능하리라 사료된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제37권5호
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• pp.489-507
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• 2011

The dynamic response of a Timoshenko beam on a tensionless Pasternak foundation is investigated by assuming that the beam is subjected to a concentrated harmonic load at its middle. This action results in the creation of lift-off regions between the beam and the foundation that effect the character of the response. Although small displacements for the beam and the foundation are assumed, the problem becomes nonlinear since the contact/lift-off regions are not known at the outset. The governing equations of the beam, which are coupled in deflection and rotation, are obtained in both the contact and lift-off regions. After removing the coupling, the essentials of the problem (the contact regions) are determined by using an analytical-numerical method. The results are presented in figures to demonstrate the effects of some parameters on the extent of the contact lengths and displacements. The results are also compared with those of Bernoulli-Euler, shear, and Rayleigh beams. It is observed that the solution is not unique; for a fixed value of the frequency parameter, more than one solution (contact length) exists. The contact length of the beam increases with the increase of the frequency and rotary-inertia parameters, whereas it decreases with increasing shear foundation parameter.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제72권5호
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• pp.617-629
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• 2019

Based on the finite element method of traditional straight Euler-Bernoulli beams and the coupled relations between linear displacement and angular displacement of a pre-twisted Euler-Bernoulli beam, the shape functions and stiffness matrix are deduced. Firstly, the stiffness of pre-twisted Euler-Bernoulli beam is developed based on the traditional straight Euler-Bernoulli beam. Then, a new finite element model is proposed based on the displacement general solution of a pre-twisted Euler-Bernoulli beam. Finally, comparison analyses are made among the proposed Euler-Bernoulli model, the new numerical model based on displacement general solution and the ANSYS solution by Beam188 element based on infinite approach. The results show that developed numerical models are available for the pre-twisted Euler-Bernoulli beam, and which provide more accurate finite element model for the numerical analysis. The effects of pre-twisted angle and flexural stiffness ratio on the mechanical property are investigated.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2003년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.21-28
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• 2003

The use of frequency-dependent spectral element matrix (or dynamic stiffness matrix) in structural dynamics may Provide very accurate solutions, while it reduces the number of degrees of freedom to improve the computational efficiency and cost problems. Thus, this paper develops a spectral element model for the coupled thermoelastic beam-plate moving with constant speed under uniform in-plane tension.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2005년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.167-171
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• 2005

The thick open section composite beams are used extensively as load carrying members and stiffeners of structural elements. However, most of studies on thick composite beams are limited only to closed section beams. In this study, an open cross-section thick-walled composite beam model which includes coupled stiffness, transverse shear, and warping effects is suggested and the deflections associated with the thick-walled composite beams and thin-walled composite beams are obtained and compared with the finite element analysis results. The correlation between thin and thick walled composite beam was achieved for two different layup configurations which are the circumferentially asymmetric stiffness (CAS) and circumferentially uniform stiffness (CUS) beams.