• 제목/요약/키워드: Rotatory Inertia

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단면적이 일정한 직사각형 중공단면을 갖는 아치의 자유진동 (Free Vibrations of Arches with Rectangular Hollow Section having Constant Area)

  • 이태은;이병구;박광규
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제21권4호
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    • pp.357-364
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    • 2008
  • 본 논문은 단면적이 일정한 직사각형 중공단면을 갖는 아치의 자유진동에 관한 연구이다. 아치의 자유진동을 지배하는 미분방정식을 극좌표계에서 유도하였으며, 이 미분방정식에는 회전관성효과를 고려하였다. 본 연구에서는 원호아치에 비해 구조적 안정성이 우수한 포물선형 아치를 대상아치의 선형으로 결정하였으며, 고정-고정, 고정-회전, 회전-회전의 단부조건을 고려하였다. 미분방정식을 효율적으로 해석하여 정확한 고유진동수를 산정할 수 있는 수치해석 알고리즘을 개발하고, 문헌과 본 연구의 결과를 비교하여 본 연구에서 유도된 이론식 및 수치해석 과정의 타당성을 검증하였으며, 단면폭비, 두께비 및 형상비 등과 같은 제 변수 변화에 따른 무차원 고유진동수의 변화를 고찰하였다.

Flapwise and non-local bending vibration of the rotating beams

  • Mohammadnejad, Mehrdad;Saffari, Hamed
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제72권2호
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    • pp.229-244
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    • 2019
  • Weak form integral equations are developed to investigate the flapwise bending vibration of the rotating beams. Rayleigh and Eringen nonlocal elasticity theories are used to investigate the rotatory inertia and Size-dependency effects on the flapwise bending vibration of the rotating cantilever beams, respectively. Through repetitive integrations, the governing partial differential equations are converted into weak form integral equations. The novelty of the presented approach is the approximation of the mode shape function by a power series which converts the equations into solvable one. Substitution of the power series into weak form integral equations results in a system of linear algebraic equations. The natural frequencies are determined by calculation of the non-trivial solution for resulting system of equations. Accuracy of the proposed method is verified through several numerical examples, in which the influence of the geometry properties, rotatory inertia, rotational speed, taper ratio and size-dependency are investigated on the natural frequencies of the rotating beam. Application of the weak form integral equations has made the solution simpler and shorter in the mathematical process. Presented relations can be used to obtain a close-form solution for quick calculation of the first five natural frequencies of the beams with flapwise vibration and non-local effects. The analysis results are compared with those obtained from other available published references.

상단에 집중질량을 갖는 유체에 잠긴 기둥의 자유진동 특성 (Free Vibration Characteristics of Columns Immersed in Fluid with a Concentrated Mass at the Top)

  • 오상진
    • 한국농공학회지
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    • 제42권1호
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    • pp.105-112
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    • 2000
  • This paper deals with the free vibrations of columns immersed in fluid. The column model is based on the classical Bernoulli-euler theory which neblects the effects of rotatory inerital and shear deformation. The eccentricity and rotatory inertial of the concentrated mass at the top are taken into accuont. In the governing equation for the free vibration of column, thedensity of immersed part was midified to account for theadded fluid mass. The govering differential equations are solved numerically using the corresponding boundary conditions. The lowest four natural frequencies and corresponding mode shapes are calculated over a range of non-dimensional system parameters ; the mas density ration of fluid to column, the ratio of fluid depth to span length, the ratio of tip mass to total column mass, the dimensionless mass moment of inertia, and the eccentricity.

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전단변형(剪斷變形)과 회전관성(回轉慣性)을 고려(考慮)한 Timoshenko 보의 자유진동(自由振動) 해석(解析) (Free Vibration Analysis of a Degenerated Timoshenko Beam Including the Effect of Shear Deformation and Rotatory Inertia)

  • 변동균;신영식;장종탁
    • 대한토목학회논문집
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    • 제3권4호
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    • pp.109-122
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    • 1983
  • 본(本) 연구(硏究)에서는 전단변형(剪斷變形)(Shear deformation)과 회전관성(回轉慣性)(Rotatory inertia)의 영향(影響)을 고려(考慮)한 4절점(節點) 8자유도(自由度)를 갖는 Timoshenko 보 요소(要素)(TB4)를 3차원(次元) 연속체(連續體)로부터 유도(誘導)하고 있다. TB4보 요소(要素)는 3차(次) 보간함수(補間凾數)(Interpolation function)로 표시(表示)되는 연직(鉛直)처짐(Transverse deflection) W와 평면회전(平面回轉)(Plane rotation) ${\theta}$를 절점(節點)의 자유도(自由度)로 취(取)하고 있다. TB4요소(要素)의 강도(剛度)매트릭스와 질량(質量)매트릭스는 보의 운동방정식(運動方程式)을 Galerkin 가중잔차법(加重殘差法)(Weighted residual method)으로 Discretization하여 3개(個)의 Gauss점(點)을 이용(利用)한 RSI(Reduced shear integration)기법(技法)에 의한 수치적분(數値積分)으로 구해진다. TB4보 요소(要素)의 정확성(正確性)과 수감상태(收歛狀態)를 고찰(考察)하기 위하여 여러 가지 예제(例題)를 해석(解析)한 결과(結果), 보의 L/h 비(比)에 관계없이 보의 정적해석(靜的解析)(Static analysis)이라 자유진동해석(自由振動解析)(Free vibration analysis)에 있어서 TB4보 요소(要素)는 다른 Timoshenko보 요소(要素)들 보다 월등(越等)히 우수(優秀)한 정확도(正確度)와 수감현상(收歛現象)을 보여 주고 있다.

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미분구적법(DQM)을 이용 회전관성을 고려한 곡선 보의 외평면 좌굴해석 (Out-of-Plane Buckling Analysis of Curved Beams Considering Rotatory Inertia Using DQM)

  • 강기준
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제17권10호
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    • pp.300-309
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    • 2016
  • 빌딩, 자동차, 선박, 항공기 등에서의 곡선보 사용 증가가 이러한 구조물의 동적거동해석에 필요한 정확한 해법 발전에 괄목할 만한 기여를 해왔다. 탄성곡선보의 안정성거동은 많은 연구자들의 한 과제분야였다. 전통적으로 미분방정식의 해법은 유한치분법이나 유한요소법으로 해결해왔다. 이러한 방법들은 복잡한 기하학적 구조 및 하중에 따른 격자점의 증가로 많은 컴퓨팅시간을 요구한다. 편미분방정식의 해를 구하기 위한 효율적인 방법 중의 하나는 미분구적법이다. 복잡한 기하학적 구조 및 하중은 컴퓨터 용량을 과도하게 사용할 뿐만 아니라, 복합알고리즘 프로그램을 어렵게 해 이를 극복하기 위하여 미분구적법(DQM)이 많은 분야에 적용되어왔다. DQM을 이용하여 곡선 보의 회전관성을 고려한 외 평면 좌굴을 등분포하중 하에서 해석하였다. 다양한 매개변수 비, 경계조건, 그리고 열림 각에 따른 임계하중을 계산하였다. DQM 결과는 활용 가능한 다른 엄밀해와 비교하였다. DQM은 적은 격자점을 사용하고도 엄밀해 결과와 일치함을 보여주었다 (0.3% 미만). 다양한 변경에 따른 새로운 결과가 또한 제시 되였고, 그 결과는 곡선 보의 좌굴거동에 중요한 역할을 보여주었고, 다른 수치해석결과 혹은 실험결과비교에 사용될 수 있다.

Free vibration of tapered arches made of axially functionally graded materials

  • Rajasekaran, S.
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제45권4호
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    • pp.569-594
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    • 2013
  • The free vibration of axially functionally graded tapered arches including shear deformation and rotatory inertia are studied through solving the governing differential equation of motion. Numerical results are presented for circular, parabolic, catenary, elliptic and sinusoidal arches with hinged-hinged, hinged-clamped and clamped-clamped end restraints. In this study Differential Quadrature element of lowest order (DQEL) or Lagrangian Interpolation technique is applied to solve the problems. Three general taper types for rectangular section are considered. The lowest four natural frequencies are calculated and compared with the published results.

첨단 질량을 갖는 선형 원뿔대의 자유진동 (On the Free Vibration of Immersed Linearly Tapered Beam with a Tip Mass)

  • Shin, Young-Jae;Sung, Kyung-Yun;Yun, Jong-Hak
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2002년도 추계학술대회논문초록집
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    • pp.402.1-402
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    • 2002
  • A linearly tapered beam immersed partially in other material is considered and is modelled as a linearly tapered Bernoulli-Euler beam fixed at the bottom with a concentrated mass at the top. Its governing equations is derived and its free vibration analysis is performed for various boundary conditions. And the rotatory inertia of the eccentric lumped tip mass is considered. (omitted)

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불연속 변단면을 갖는 원호 곡선부재의 자유진동 (Free Vibrations of Stepped Circular Arcs)

  • 오상진;진태기;최규문;이종국
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2002년도 춘계학술대회논문집
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    • pp.429-434
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    • 2002
  • The differential equations governing in-plane free vibrations of stepped circular arcs, including the effects of axial deformation, rotatory inertia and shear deformation, are derived and solved numerically to obtain frequencies and mode shapes. Numerical results are calculated for the clamped-clamped symmetric and unsymmetric circular arcs with thickness varying in a discontinuous fashion. The lowest four natural frequencies and mode shapes are presented over a range of non-dimensional system parameters: the subtended angle, the slenderness ratio, the section ratio and the ratio of discontinuous section.

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비균질 탄성지반 위에 놓인 곡선보의 자유진동 (Free Vibrations of Curved Beams on Non-homogeneous Elastic Foundation)

  • 이병구;이태은
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2001년도 추계학술대회논문집 II
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    • pp.989-993
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    • 2001
  • This paper deals with the free vibrations of horizontally curved beams supported by non-homogeneous elastic foundation. Taking into account the effects of rotatory inertia and shear deformation, differential equations governing the free vibrations of such beams are derived, in which the linear elastic foundation is considered as the non-homogeneous foundation. Differential equations are solved numerically to calculate natural frequencies. In numerical examples, the parabolic curved member is considered. The parametric studies are conducted and the lowest four frequency parameters are reported in tables and figures as the non-dimensional forms.

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연약지점을 갖는 유체에 잠긴 기둥의 진동 특성 (Vibration Characteristics of Immersed Column with Soft Base)

  • 오상진;모정만
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산구조공학회 2006년도 정기 학술대회 논문집
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    • pp.697-702
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    • 2006
  • This paper deals with the free vibrations of immersed columns with soft base. The support condition of the column is represented by using a translational spring and a rotational spring. The eccentricity and rotatory inertia of the concentrated mass at the top are taken into account. In the governing equation for the free vibration of column, the density of immersed part was modified to account for the added fluid mass. The governing differential equations are solved numerically using the corresponding boundary conditions. Numerical results are presented to show the effects on the natural frequencies of non-dimensional system parameters: the mass density ratio of fluid to column, the ratio of fluid depth to span length, the ratio of tip mass to total column mass, the dimensionless mass moment of inertia, the eccentricity, the translation spring parameter, and the rotational spring parameter.

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