티모센포 회전축을 따라 이동하는 이동질량과의 동적상호작용에 관한 연구가 수행되었다. 이동질량의 속력이 티모센코축의 회전속도와 연계된 구속조건식을 도출하였다. 티모센코의 보 이론를 활용하여 시스템의 무차원방정식이 유도되었다. 이동질량의 속력을 포함하는 티모센코 축의 회전속도, 레일리히 계수, 축방향 압축력 등 다양한 무차원 변수들의 영향에 따른 회전축의 처짐과 주파수응답에 대한 해석이 수행되어졌다.
The impulse response functions (force-strain relations) for Euler-Bernoulli and Timoshenko beams are considered. The response of a beam to a transverse impact force is numerically obtained with the convolution approach using the impulse response function obtained by Laplace transform. Using this relation, the impact force history is determined in the time domain and results are compared with those from Hertz's contact law. The parameters of timpact force model are identified using the recovered force and compared with the Hertz's contact model. In order to verify the proposed algorithm, measurements were done using an impact hammer and a steel ball drop test and these results are also compared with the simulated values.
An analytical method has been developed to estimate the dynamic contact force between wheel and rail when trains are running on rail with vertical irregularities. In this method, the effect of Hertzian deformation at the contact point is considered as a linearized spring and the wheel is considered as an sprung mass. The rail is modelled as a discretely-supported Timoshenko beam, and the periodic structure theory was adopted to obtain the driving-point receptance. As an example, the dynamic contact force for a typical wheel/rail system was analysed by the method developed in this research and the dynamic characteristics of the system was also discussed. It is revealed that discretely-supported Timoshenko beam model should be used instead of the previously used continuously-supported model or discretelysupported Euler beam model, for the frequency range above several hundred hertz.
Recently, the motor-integrated spindle systems have been used to simplify the machine tool structure, to improve the motion flexibility of machine tool, and to perform the high-speed machining. In this study, a static and dynamic analysis system for motor-integrated high-speed spindle systems is developed based on Timoshenko theory, finite element method and windows programming techniques. Since the system has various analysis modules related to static deformation analysis, modal analysis, frequency response analysis, unbalance response analysis and so on, it is useful in performing systematically the design and evaluation processes of motor-integrated high-speed spindle systems under windows GUI environment.
본 연구에서는 직교좌표계에 근거한 적층복합 I형 박벽보의 유한요소 해석을 위한 새로운 블록 강도행렬을 제안한다. 변위장은1차 전단변형을 고려한 보 이론을 사용하여 정의되었다. 축방향 변위는 Timoshenko 보이론과 수정된 Vlasov 박벽보 이론을 결합하여 투영단면의 면 변형과 면외 변형의 합으로 나타낸다. 유도된 강성행렬은 휨 전단변형과 뒴 비틂에 의한 영향을 고려한다. 본 유한요소 에서는 2절점, 3절점, 4절점의 세 가지 보요소를 제안하였다. 3절점과 4절점 보 요소는 적층복합 보의 휨 해석에 효과적이었다. 다른 연구자의 수치해석 결과와 비교 검토를 통하여 새로운 유한요소의 활용성과 정확성을 입증하였다.
This work is concerned with various planar deformations of an isotropic sandwich beam, which generally consists of three layers: two stiff skin layers and one soft core layer. When one layer of the sandwich beam is modeled as a beam, the variational-asymptotic method is rigorously used to construct a zeroth-order beam model, which is similar to a generalized Timoshenko beam model capable of capturing the transverse shear deformations but still carries out the zeroth-order approximation. To analyze the planar sandwich beam, the sum of the energies of the two skin layers and one core layer is then formulated with different material and geometric properties and represented by a universal beam model in terms of the core-layer kinematics through interface displacement and stress continuity conditions. As a preliminary validation, two extreme examples are presented to demonstrate the capability and accuracy of this present approach.
In this paper. dynamic behavior of the cracked beam under a moving mass is presented using the finite element method (FEM). Model accuracy is improved with the following consideration: (1) FE model with Timoshenko beam element (2) Additional flexibility matrix due to crack presence (3) Interaction forces between the moving mass and supported beam. The Timoshenko bean model with a two-node finite element is constructed based on Guyan condensation that leads to the results of classical formulations. but in a simple and systematic manner. The cracked section is represented by local flexibility matrix connecting two unchanged beam segments and the crack as modeled a massless rotational spring. The inertia force due to the moving mass is also involved with gravity force equivalent to a moving load. The numerical tests for various mass levels. crack sizes. locations and boundary conditions were performed.
Free vibration characteristics of cantilevered laminated composite beams with a transverse non0propagating open carck are investigated. In the present analysis a special ply-angle distribution referred to as asymmetric stiffness configuration inducing the elastic coupling between chord-wise bending and extension is considered. The open crack is modelled as an equivalent rotational spring whose spring constant is calculated on the basis of fracture mechanics of composite material structures. Governing equations of a composite beam with a open crack are derived via Hamilton's Principle and Timoshenko beam theory encompassing transverse shear and rotary inertia effect. the effects of various parameters such as the ply angle, fiber volume fraction, crack depth, crack position and transverse shear on the free vibration characteristics of the beam with a crack is highlighted. The numerical results show that the natural frequencies obtained from Timoshenko beam theory are always lower than those from Euler beam theory. The presence of intrinsic cracks in anisotropic composite beams modifies the flexibility and in turn free vibration characteristics of the structures. It is revealed that non-destructive crack detection is possible by analyzing the free vibration responses of a cracked beam.
본 연구에서는 3절점, 6자유도를 갖는, 종래의 Timoshenko 보 이론에 근거한 깊은 보(Thick beam) 요소(DB6)와 3절점, 7자유도를 갖는 3차 축방향변위를 가정한 고차 보 요소(DB7)의 3차원 연속체로부터의 Degeneration을 보여 주고 있다. DB6 보 요소는 전단변형률의 비살제적인 선형분포를 보완하기 위하여 전단계수(shear coefficient)를 도입하고 있는 반면 고차 DB7 보 요소는 보다 실제적인 전단변형률의 2차분포를 가정하고 있다. 이 들 두 보 요소를 이용하여 계산된 해(解)는 Timoshenko 방정식의 해(解), 얕은 보(Thin beam)의 해(解) 및 다른 여러 보 요소들의 해(解)와 비교된다. 본 연구의 결과는 고차 DB7 보 요소가 보의 정력화적 해석이나 자유진동 해석에 있어서 다른 보 요소들에 비해 월등히 정확함을 보여주고 있다.
이 논문은 원호형 곡선보의 면외 자유진동에 관한 연구이다. 곡선보 요소의 동적 평형방정식에 Timoshenko 이론을 적용하여 원호형 곡선보의 자유진동을 지배하는 상미분방정식을 유도하고 이를 수치해석하여 고유진동수를 산출할 수 있는 개략해법 중 하나인 수치해석기법을 개발하였다. 수치해석기법에서 미분방정식의 수치적분은 Runge-Kutta method를 이용하였고, 고유진동수의 결정은 Regular-Falsi method를 이용하였다. 실제 수치해석예에서는 회전-회전보, 고정-고정보에 대하여 시행하고 고유진동수에 미치는 무차원 변수들의 영향을 고찰하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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