• 전산구조공학
• /
• 제11권4호
• /
• pp.253-265
• /
• 1998

본 논문에서는 연계논문에서 제시한 비대칭 박벽단면을 갖는 곡선보 및 직선보 이론을 토대로, 곡선보 요소 및 직선보 요소를 개발하고 이를 이용한 유한요소 정식화 과정을 제시한다. 유한요소 정식화 과정에서는 요소의 변위장을 도심에 대하여 정의한 후, 요소 변위벡터에 관한 3차의 Hermitian 다항식을 형상함수로 사용하고 가우스 적분을 행함으로써 탄성 강도행렬 및 기하학적 강도행렬을 산정하였다. 얻어진 강도행렬을 이용하여 고유치 문제를 계산함으로써 좌굴하중을 계산하였으며 다양한 해석 예제를 통하여 다른 연구자들의 해석 결과와 비교 검토함으로써 본 연구의 타당성과 우수성을 입증하고자 한다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
• /
• 한국철도학회 2005년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.1165-1170
• /
• 2005

In order to perform the spatial buckling analysis of the curved beam element with nonsymmetric thin-walled cross section, exact static stiffness matrices are evaluated using equilibrium equations and force-deformation relations. Contrary to evaluation procedures of dynamic stiffness matrices, 14 displacement parameters are introduced when transforming the four order simultaneous differential equations to the first order differential equations and 2 displacement parameters among these displacements are integrated in advance. Thus non-homogeneous simultaneous differential equations are obtained with respect to the remaining 8 displacement parameters. For general solution of these equations, the method of undetermined parameters is applied and a generalized linear eigenvalue problem and a system of linear algebraic equations with complex matrices are solved with respect to 12 displacement parameters. Resultantly displacement functions are exactly derived and exact static stiffness matrices are determined using member force-displacement relations. The buckling loads are evaluated and compared with analytic solutions or results by ABAQUS's shell element.

• 항공우주시스템공학회지
• /
• 제13권2호
• /
• pp.51-59
• /
• 2019

이번 연구에서는 앞서 Part I [1]에서 수행한 단일-셀(single-cell) 모델에 이어, 시위 방향으로 비대칭성 단면을 가지는 다중-셀(multi-cell) 복합재료 박벽보(thin-walled beam) 모델을 선정하여, 단면의 형상에 대한 이론적인 동특성을 해석하였다. 이를 위해 와핑 구속 효과와 전단 변형 효과, 보의 테이퍼비와 단면비 등을 고려하였다. Part I에서와 마찬가지로 다중-셀 단면의 질량 및 강성 계수와 고유 진동수 등의 특성을 조사하였다. 특히, 다중-셀과 단일-셀 단면을 비교하고, 다중-셀 단면의 고유 진동수에 미치는 테이퍼비와 단면비의 영향을 비교 분석하였다. 또한, 단면의 비대칭성과 와핑 함수를 보정하지 않은 경우에 대해 그 결과를 비교하였다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제14권2호
• /
• pp.105-120
• /
• 2013

Flexural behavior of thin walled steel-concrete composite sections as cross sections for beams is investigated by conducting an experimental study supported by applicable analytical predictions. The experimental study consists of testing up to failure, simply supported beams of effective span 1440 mm under two point loading. The test specimens consisted of composite box and channel (with lip placed on tension side and compression side) sections, the behavior of which was compared with companion empty sections. To understand the role of shear connectors in developing the composite action, some of the composite sections were provided with novel simple bar type and conventional bolt type shear connectors in the shear zone of beams. Two RCC beams having equivalent ultimate moment carrying capacities as that of composite channel and box sections were also considered in the study. The study showed that the strength to weight ratio of composite beams is much higher than RCC beams and ductility index is also more than RCC and empty beams. The analytical predictions were found to compare fairly well with the experimental results, thereby validating the applicability of rigid plastic theory to cold-formed steel concrete composite beams.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제14권5호
• /
• pp.1013-1021
• /
• 1994

선형(線形) 변단면(變斷面) I-형(型) 부재(部材)의 비틂에 관한 고유진동해석(固有振動解析)을 위하여 강도행렬(剛度行列)과 질량행렬(質量行列)을 유도하였다. 유도과정(誘導過程)에서 형상함수(形狀函數)는 근사적으로 가정하였다. 변단면(變斷面) 부재(部材)의 구조물(構造物)을 해석하기 위하여 본 연구에서 유도된 강도행렬(剛度行列)과 질량행렬(質量行列)을 사용하여 구한 고유진동수(固有振動數)와 변단면(變斷面) 부재(部材)를 균일단면(均一斷面) 탑형태(塔形態)로 표현하여 구한 고유진동수(固有振動數)를 비교하여 본 연구 결과 효율성과 정확성이 증진된 것을 확인하였으며 실험(實驗) 결과와도 비교하였다. 본 연구에서 유도된 강도행렬(剛度行列)과 질량행렬(質量行列)은 변단면(變斷面) I-형(型) 부재(部材)와 균일단면(均一斷面) I-형(型) 부재(部材)의 자유진동해석(自由振動解析)에 사용할 수 있으며 ?을 고려한 3차원 해석에도 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제23권5호
• /
• pp.581-593
• /
• 2011

스티프너로 보강된 플레이트 거더 대신에 주름 웨브를 사용하는 근본적인 장점은 얇은 판으로 형성된 편평한 웨브에서 발생하는 좌굴에 관한 불안정 문제를 해결할 수 있는 것 뿐 아니라 수직 스티프너의 필요성도 함께 해결 됨으로써 경제적인 장점을 제공받게 된다. 따라서 본 연구에서는 사인형 주름 웨브를 가진 보의 구조설계 기법과 실변수 알고리즘을 이용하여 최적화 문제를 다루도록 한다. 구조설계과정과 설계변수들은 EN 1993-1-5, DASt-R015 및 Pasternak 등(2004)을 통해서 구성하며, 주름 웨브의 전단좌굴에 대한 유효한 설계가능영역에 대해 비교, 고찰한다. 구조설계 최적화를 위해서, 목적함수는 사인형 주름 웨브 보의 중량으로 정의하여 최소중량최적화를 수행하며, 제약조건으로는 세장비, 부재력 저항능력 및 보의 허용처짐에 대해서 고려한다. 최종적으로 등분포 하중의 단순보 모델을 해석 대상으로 채택하며, 유전자 연산에 있어서 효율적인 확률변수에 대해 연구한다.

• Composites Research
• /
• 제23권6호
• /
• pp.47-54
• /
• 2010

위성체에 장착된 얇은 벽 복합재보에 대한 열 진동 특성에 대한 연구를 수행하였다. 복합재 보는 얇은 벽과 원주 방향으로 강성이 일정하다고 가정을 하였으며, 기존에 우주사용 적합성이 증명된 T300/Epoxy, YS90A/Epoxy와 같은 소재를 채택하여 모델링을 하였다. 자세제어 오차각 및 복합재 보의 끝단 변위에 대한 정적상태 및 정점-정점 오차를 열 진동 특성의 성능지수로 하여 평가하였으며, 평가결과 YS90A 복합재가 자세제어 오차각의 정점-정점 각도에서 2배 정도의 우수한 성능을 보여 주었다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제54권3호
• /
• pp.579-595
• /
• 2015

A general geometrically non-linear model for lateral-torsional buckling of thick and thin-walled FGM box beams is presented. In this model primary and secondary torsional warping and shear effects are taken into account. The coupled equilibrium equations obtained from Galerkin's method are derived and the corresponding tangent matrix is used to compute the critical moments. General expression is derived for the lateral-torsional buckling load of unshearable FGM beams. The results are validated by comparison with a 3D finite element simulation using the code ABAQUS. The influences of the geometrical characteristics and the shear effects on the buckling loads are demonstrated through several case studies.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제18권3호
• /
• pp.603-621
• /
• 2015

In this study, theoretical models and design procedures of the behavior of thin-walled simply supported steel beams with an open cross section under a large torsional effect are presented. I-sections were chosen as the cross section types. Firstly, the widely used differential equations for the lateral buckling for the pure bending moment effect in a beam element were adopted for the various moment distributions along the span of the beam. This solution was obtained for both mono-symmetric and bisymmetric sections. The buckling loads were then obtained by using the energy method. When using the energy method to solve the problem, it is possible to locate the load not only on the shear center but also at several points of the section depth. Buckling loads were obtained for six different load types. Results obtained for different load and cross section types were checked with ABAQUS software and compared with several standard rules.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제30권2호
• /
• pp.111-117
• /
• 2017

본 논문에서는 유한요소 자유진동해석을 수행하여 박판 보에서의 국소변형효과를 조사하였다. 자유진동해석은 단일셀 및 다중셀 박스보에 대해 수행하였으며, 풍력발전 블레이드를 가장 단순하게 모사할 수 있는 단일셀 박스보를 먼저 해석하였다. 쉘요소 해석결과를 보요소 해석결과와 비교하여 보았을 때 박스 보의 박판 두께가 정확도에 매우 중요한 역할을 함을 확인하였다. 두께가 얇은 경우에는 쉘의 국소변형(또는 쉘 모드)가 주요하게 나타난 반면에 두꺼울 경우에는 전단변형의 효과가 크게 나타남을 알 수 있었다. 목이 있는 단일셀 박스보에서의 국소변형은 목 주위에 집중되어 나타남을 확인하였다. 마지막으로 실제 블레이드와 유사한 다중셀 테이퍼 보의 주파수 및 모드형상을 분석하였다. 보 요소 해석결과는 쉘 요소 결과와 비교하여 약 5~7% 주파수 차이를 보였으며, 이는 보요소가 국소변형을 제대로 모사하지 못하기 때문이다. 특히 래그모드(lagwise mode)의 경우에는 단면의 분할 정도의 영향보다 국소변형의 효과가 매우 크다는 것을 알 수 있었다.