• 한국복합재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국복합재료학회 2003년도 춘계학술발표대회 논문집
• /
• pp.95-98
• /
• 2003

In this work, a closed-form analysis is performed to obtain the stiffness coefficients of thin-walled composites beams with elliptical profiles. The analytical model includes the effects of elastic couplings, shell wall thickness, torsion warping and constrained warping. Reissner's semi-complementary energy functional is used to derive the beam force-displacement relations. The theory is validated against MSC/NASTRAN results for coupled composites beams with single-cell elliptical sections. Very good correlation has been noticed for the test cases considered.

• Composites Research
• /
• 제30권6호
• /
• pp.343-349
• /
• 2017

A multifield variational formulation is developed for the finite element (FE) cross-sectional analysis of composite beams. The cross-sectional warping displacements and sectional stresses are considered to be the primary variables through the application of Reissner's partially mixed principle. The warping displacements are modeled using generic FE shape functions with nonlinear distribution over the beam section. A generalized Timoshenko level stiffness matrix is derived which incorporates the effects of elastic couplings, transverse shear, and Poisson's deformations. The accuracy of the present analysis is validated for the stiffness constants and elastostatic responses of composite box beams which correlate well with the experimental data and other state-of-the-art approaches.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
• /
• 제18권3호
• /
• pp.467-473
• /
• 2017

This paper focuses on the investigation of three-dimensional (3D) warping effect on the stiffness constants of composite beams with closed section profiles. A finite element (FE) cross-sectional analysis is developed based on the Reissner's multifield variational principle. The 3D in-plane and out-of-plane warping displacements, and sectional stresses are approximated as linear functions of generalized sectional stress resultants at the global level and as FE shape functions at the local sectional level. The classical elastic couplings are taken into account which include transverse shear and Poisson deformation effects. A generalized Timoshenko level $6{\times}6$ stiffness matrix is computed for closed section composite beams with and without warping. The effect of neglecting the 3D warping on stiffness constants is shown to be significant indicating large errors as high as 93.3%.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제33권4호
• /
• pp.473-487
• /
• 2019

A shear-deformable finite element model (FEM) with five nodes and thirteen degrees of freedom (DOFs) for free vibrations of laminated composite beams with arbitrary lay-up is presented. This model can be capable of considering the elastic couplings among the extensional, bending and torsional deformations, and the Poisson's effect. Lagrange's principle is employed in derivation of the equations of motion, and thus the element matrices are obtained. Comparisons of the present element's results with those in experiment, available literature and the 3D finite element analysis software (ANSYS(R)) are made to show its accuracy. Some further results are given as referencing for the future studies in vibrations of laminated composite beamst.

• 한국자동차공학회논문집
• /
• 제18권4호
• /
• pp.107-114
• /
• 2010

Coupling systems for trains need more complicated buffer equipments than existing systems because the recent tendency of the regulations enforces trains to be safe for collisions even when the driving speed is higher than before. Using hydraulic buffer is an effective way to satisfy the requirement while it causes the increase of the cost for the coupling system. In this study, we introduce the methodology to build a simulation model for the hydraulic buffer, which could be installed into the coupling systems. In the simulation model of the hydraulic buffer, the reacting force is determined by both buffer stroke and speed whereas the elastic buffer model is designed by using only the buffer stroke in other studies. The simulation results with the advanced hydraulic buffer model shows that the simulating results can be close the real experimental results around 10%, and, if we considers friction forces, the simulation calculates the maximum force within 10% comparing to the experimental.

• Composites Research
• /
• 제19권5호
• /
• pp.1-6
• /
• 2006

본 연구에서는 폐쇄형 단면을 갖는 박판 복합재료 보의 정밀 i차원 보 해석모델을 개발하였다. 혼합보 이론을 이용하여 복합재료 보에 대한 전단 흐름 분포 및 단면 강성 행렬에 대한 엄밀해 표현식을 유도하였다. 이를 단일 세포 상자형 단면을 갖는 복합재료 보에 적용하여 상자형 보의 단면 강성행렬에 대한 엄밀해 표현식을 얻었다. 상자형 복합재료 보의 전단 중심을 계산하였으며, 전단 변형 효과가 폐쇄형 단면 보의 정적 거동에 미치는 영향에 대해서 고찰하였다. MSC/Nastran을 이용한 유한요소 해석을 통하여 본 연구의 타당성을 도였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제36권2호
• /
• pp.163-170
• /
• 2008

혼합 보 이론과 적정변형 보 이론에 입각한 공탄성 해석 시스템을 결합하여 유연면을 갖는 복합재료 무힌지 로터에 대한 정지 및 전진 비행시의 공탄성 해석을 수행하였다. 블레이드에 작용하는 공기력은 Leishman-Beddoes의 비정상 공력 모델을 이용하여 구했다. 인장, 회전면 내외의 굽힘, 그리고 비틀림이 상호 연계된 블레이드에 대한 운동방정식은 Hamilton의 원리에 입각하여 유도하였다. 헬리콥터 블레이드의 공탄성 해석에 주요한 요소들인 단면 벽의 두께, 탄성연계, 그리고 구성방정식에 대한 적합한 가정과 같은 주요 구조 모델링 문제들에 대한 효과들을 고찰하였다. 이러한 요소들은 블레이드 단면의 복합재료 적층 구조에 민감하게 반응하며, 블레이드 안정성에도 적지 않은 영향을 나타냄을 보였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제20권1호
• /
• pp.68-76
• /
• 2001

유한요소법을 이용하여 압전 수중음향센서의 모델링 및 음향특성을 해석하였다. 압전 수중음향센서의 해석에서 기본적인 압전-탄성 구조물과 유체-구조물의 연성해석을 위한 유한요소 정식화를 하였으며 무한영역의 음향유체를 처리하기 위하여 IWEE (Infinite Wave Envelop Element)를 도입하였다. Tonpilz형 수중음향센서를 수중 산란체로 볼 경우 입사파가 산란체의 표면을 가진할 때 산란체로부터 발생되는 산란파는 IWEE로 인하여 무한 유체영역에서의 산란파의 감소특성을 갖게 되어 무한영역을 유한영역으로 나눈 인위적인 경계에서 반사가 일어나지 않게 되므로 산란파의 음압을 정확히 구할 수 있었다. 또한, 이러한 산란해석을 바탕으로 입사파에 대한 음향센서 내부의 전기적 응답특성인 RVS (Receiving Voltage Signal)를 구하였다. 이러한 일련의 연구 과정들은 소나 시스템을 정확히 해석하고 음향특성을 예측하는데 큰 도움이 될 것이다.

• 한국음향학회지
• /
• 제42권5호
• /
• pp.377-387
• /
• 2023

본 논문에서는 1-3형 압전복합재료를 단일상의 균질 압전매질로 모델링하기 위해 필요한 등가의 물성을 유한요소 해석으로 직접 추출하는 기법의 정확도를 다룬다. 직접 추출 기법은 압전재료의 전기적, 기계적 거동과 상호 간 커플링을 기술하는 구성방정식을 기반으로 물성 행렬의 개별 성분들을 직접적으로 산출하는 방법이다. 직접 추출에 사용되는 두 가지 구성방정식 조합 간의 정확도를 비교하기 위하여 단일 1-3형 압전복합재료 하이드로폰을 대상으로 등가물성과 수신감도를 산출하고 전체 영역에 대한 유한요소 해석 결과와 비교한다. 물성 추출의 정확도는 압전복합재료를 구성하는 폴리머의 탄성 특성과 밀접한 관련이 있음을 확인하고, 오차 원인을 분석하여 정확한 등가물성 산출을 위한 가이드라인을 제시한다. 압전복합재료 하이드로폰과 주변의 음향구조물을 포함하는 스테이브 규모에 대해서도 등가 모델링을 적용하여 추출된 물성의 정확도와 연산량 감소를 확인한다.