• Structural Engineering and Mechanics
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• 제35권5호
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• pp.555-570
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• 2010

Shallow fixed arches have a nonlinear primary equilibrium path with limit points and an unstable postbuckling equilibrium path, and they may also have bifurcation points at which equilibrium bifurcates from the nonlinear primary path to an unstable secondary equilibrium path. When a shallow fixed arch is subjected to a central step load, the load imparts kinetic energy to the arch and causes the arch to oscillate. When the load is sufficiently large, the oscillation of the arch may reach its unstable equilibrium path and the arch experiences an escaping-motion type of dynamic buckling. Nonlinear dynamic buckling of a two degree-of-freedom arch model is used to establish energy criteria for dynamic buckling of the conservative systems that have unstable primary and/or secondary equilibrium paths and then the energy criteria are applied to the dynamic buckling analysis of shallow fixed arches. The energy approach allows the dynamic buckling load to be determined without needing to solve the equations of motion.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제11권1호
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• pp.55-81
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• 2024

This paper presents the exact solutions and closed forms for of nonlinear stability and vibration behaviors of straight and curved beams with nonlinear viscoelastic boundary conditions, for the first time. The mathematical formulations of the beam are expressed based on Euler-Bernoulli beam theory with the von Karman nonlinearity to include the mid-plane stretching. The classical boundary conditions are replaced by nonlinear viscoelastic boundary conditions on both sides, that are presented by three elements (i.e., linear spring, nonlinear spring, and nonlinear damper). The nonlinear integro-differential equation of buckling problem subjected to nonlinear nonhomogeneous boundary conditions is derived and exactly solved to compute nonlinear static response and critical buckling load. The vibration problem is converted to nonlinear eigenvalue problem and solved analytically to calculate the natural frequencies and to predict the corresponding mode shapes. Parametric studies are carried out to depict the effects of nonlinear boundary conditions and amplitude of initial curvature on nonlinear static response and vibration behaviors of curved beam. Numerical results show that the nonlinear boundary conditions have significant effects on the critical buckling load, nonlinear buckling response and natural frequencies of the curved beam. The proposed model can be exploited in analysis of macrosystem (airfoil, flappers and wings) and microsystem (MEMS, nanosensor and nanoactuators).

• 한국항공우주학회지
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• 제37권2호
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• pp.147-155
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• 2009

외부 수압을 받는 필라멘트 와인딩 후판 복합재 원통의 좌굴 및 파손을 유한요소법과 시험으로 연구하였다. 자체 개발 프로그램인 ACOS와 상업용 프로그램인 MSC.NASTRAN(선형)과 MSC.MARC(비선형)를 이용한 유한요소해석을 수행하였다. 복합재 원통 시편은 T700 카본-에폭시로 필라멘르 와인딩 기법에 의해 $[\pm30/90]_{FW}$, $[\pm45/90]_{FW}$, $[\pm60]_{FW}$, $[\pm60/90]_{FW}$의 각도로 제작하여 수압시험을 수행하였다. 사용한 세 가지 프로그램 중 ACOS가 시험값과 1.7~14.3%의 차이를 보이며 좌굴 압력을 가장 잘 예측하였다. 모든 경우에 좌굴 후 지지하중이 초기 좌굴하중보다 커지지 못하고 최종파손으로 연결되었다.

• 한국공간구조학회:학술대회논문집
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• 한국공간구조학회 2008년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.107-112
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• 2008

본 연구에서는 이산계열 대공간구조물의 크기최적화에 따른 후 좌굴거동의 변화에 대하여 조사하고 그 결과를 기술하였다. 본 연구에서는 35개의 부재를 가지는 얕은 아치형 2차원 공간트러스 구조물을 이용하여 연구를 수행하였다. 먼저 트러스의 최적의 부재 크기 패턴을 조사하기 위하여 수학적 프로그래밍 기법을 도입하였다. 이때 최소화해야하는 트러스의 전체 부재의 중량을 목적함수로 이용하고 하중이 가해지는 절점에서 발생하는 변위 값과 각 부재에서 발생하는 응력 값을 허용치 이하로 제한하는 제약조건으로 사용하였다. 크기최적화에서 도출된 트러스 구조물의 후좌굴 거동은 통합 비선형해석기법을 이용하여 조사 분석하였다. 본 연구에서 제시한 결과는 이산계열 대공간구조물의 설계에 기본 데이터로 유용하게 사용될 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.17-26
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• 1990

보존력(保存力) 및 비보존력(非保存力)을 받는 평면(平面) 뼈대 구조물(構造物)의 기하적(幾何的) 비선형(非線形) 거동(擧動)을 파악하기 위하여 기존의 하중증분법(荷重增分法)과 변위증분법(變位增分法)을 효율적으로 결합시킨 기하적(幾何的)인 비선형(非線形) 유한요소법(有限要素法)을 제시한다. 본(本) 논문(論文)에서 제안한 알고리즘은 보존력(保存力)뿐만 아니라 비보존력(非保存力)을 받는 경우에도 평면(平面) 뼈대의 Snap-Through, Turning-Back과 같은 강한 비선형(非線形) 거동(擧動)을 추적할 수 있다. 여러가지 예제(例題)들을 통하여 다른 문헌(文獻)들의 결과(結果)와 본(本) 연구(硏究)에 의한 결과(結果)를 비교 분석하므로써 제시된 이론(理論)의 정당성(正當性)을 입증(立證)한다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제23권6호
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• pp.533-541
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• 2020

This study using ABAQUS investigates the nonlinear vibration responses when thermal and random acoustic loads are applied simultaneously to the stiffened composite panels. The nonlinear vibration analyses are performed with changing the number of stiffeners, and layup condition of the skin panel. The panel and stiffeners both are modeled using shell elements. Thermal load (ΔT) is assumed to have the temperature gradient through the thickness direction of the stiffened composite panel. The random acoustic load is represented as stationary white-Gaussian random pressure with zero mean and uniform magnitude over the panels. The thermal postbuckling analysis is conducted using RIKS method, and the nonlinear dynamic analysis is performed using Hilber-HughesTaylor time integration method. When ΔT = 25.18 ℃ and SPL = 105 dB are applied to the stiffened composite panel, the effect of the number of stiffener is investigated, and the snap-through responses are observed for composite panels without stiffeners and with 1 and 3 stiffeners. For investigation of the effect of layup condition of the skin panel, when ΔT = 38.53 ℃ and SPL = 110 dB are applied to the stiffened composite panel, the snap-through responses are shown when the fiber angle of the skin panel is 0°, 30°, and 60°.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.537-544
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• 2009

AISC(2005)나 KBC(2005)등의 기준에서는 콘크리트 충전 강관(Concrete Filled Steel Tube) 기둥의 내력산정에서 폭두께비의 제한을 두고 있으며 최대 폭두께비를 초과하는 기둥에 대해서는 설계식을 제시하지 않고 있다. 본 연구는 stiffened (양단지지) 플레이트에서는 좌굴이 발생하더라도 바로 내력저하가 발생하지 않고 상당한 양의 좌굴 후 강도를 발휘할 수 있어 폭두께비가 큰 강관을 사용하는 것이 경제적일 수 있다는 점을 착안, 유효폭 개념을 도입해서 폭두께비가 큰 각형 CFT의 강도를 계산할 수 있는 설계식을 제안하였다. AISC 2005, KBC 2005와 본 연구에서 제안한 식을, 폭두께비를 변수로 수행한 4개의 각형 CFT 기둥 실험결과와 비교하였며 제안된 설계식의 적용가능성을 확인하였다. 이에 Uy(2005), Dalin Liu(2005)는 폭두께비가 큰 단주 CFT에 한에서 선행 연구된 실험데이타를 근거로 제안 설계식을 단순적용 하였다. 폭두께비가 초과된 각형CFT 단주를 검토 대상기본으로 1. 용접 조립된 정사각형 단면 2. 모살용접된 정사각형 단면 (b/t 60mm. 80mm, 100mm) 3. 한 폭면의 폭두께비가 초과하는 직사각형단면의 (b/t 45.5) 실험체를 선정하여 제안식의 타당성을 검토해 보고자 한다.