• Structural Engineering and Mechanics
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• 제52권4호
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• pp.787-813
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• 2014

Starting with Hamilton's variational principle, the governing field equations for the steady state response of thin-walled beams under harmonic forces are derived. The formulation captures shear deformation effects due to bending and warping, translational and rotary inertia effects and as well as torsional flexural coupling effects due to the cross section mono-symmetry. The equations of motion consist of four coupled differential equations in the unknown displacement field variables. A general closed form solution is then developed for the coupled system of equations. The solution is subsequently used to develop a family of shape functions which exactly satisfy the homogeneous form of the governing field equations. A super-convergent finite element is then formulated based on the exact shape functions. Key features of the element developed include its ability to (a) isolate the steady state response component of the response to make the solution amenable to fatigue design, (b) capture coupling effects arising as a result of section mono-symmetry, (c) eliminate spatial discretization arising in commonly used finite elements, (d) avoiding shear locking phenomena, and (e) eliminate the need for time discretization. The results based on the present solution are found to be in excellent agreement with those based on finite element solutions at a small fraction of the computational and modelling cost involved.

• 대한조선학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.99-107
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• 1997

본 논문에서는 박판보 구조물의 전단변형 효과를 보다 정확히 해석할 수 있는 모델인 불균일전단 뒤틀림 보이론에 대하여 혼합형 유한요소 해석법을 적용하였다. 일반적으로 알려져 있는 바와 같이 혼합형 유한요소는 구조물의 변위 및 용력을 해석함에 있어서 변위형 유한요소에 비해서는 정도면에서 보다 균형 잡힌 해석 결과를 제공하는 특성이 있음을 밝힌다. 계산예로서, 단면의 형상이 불연속적으로 변화하는 변단면 박판보에 양단 비틀림 모멘트가 작용하는 전형적인 보의 굽힘-비틀림 연성 거동 문제에 대하여 개발된 유한요소 해석모델을 적용함으로써 그 유용성을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.291-298
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• 1994

본(本) 논문(論文)에서는 구속(拘束)된 ? 비틂상태에 있는 비대칭(非對稱) 단면형상(斷面形狀)에 제한(制限)이 없는 박벽(薄壁) 단면(斷面)보의 유한요소해석(有限要素解析)을 위한 새로운 탄성강도(彈性强度) 매트릭스를 제안(提案)한다. 유도(誘導)된 요소(要素)는 휨과 ? 비틂에 의한 영향(影響)을 고려(考慮)한다. 순수 비틂 강성(剛性)의 임의적인 첨가(添加)를 제거하기 위하여 본(本) 연구(硏究)의 $C^0$ 유한요소(有限要素)에서는 직각좌표계(座標系)에 근거한 가상(假想)일을 사용하였다. 유도(誘導)된 블럭 매트릭스의 효율성(效率性)에 대하여 비교분석(比較分析)한다. 또한 두개의 다른 기준시스템의 변환(變換) 매트릭스를 소개(紹介)한다. 제시(提示)한 블럭 매트릭스를 검증(檢證)하기 위하여, 수치예제(數値例題)들을 통하여 본(本) 연구(硏究)에 대한 결과(結果)와 엄밀해(嚴密解) 또는 다른 연구자의 결과(結果)들과 비교검토(比較檢討)한다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.548-555
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• 2005

Since soil-structure interactions are one of the most important subjects in the structural/foundation engineering, much study concerning the soil-structure interactions had been carried out. One of typical structures related to the soil-structure interactions is the strip foundation which is basically defined as the beam or strip rested on or supported by the soils. At the present time, lack of studies on dynamic problems related to the strip foundations is still found in the literature. From these viewpoint, this paper aims to theoretically investigate dynamics of the elliptic strip foundations and also to present the practical engineering data for the design purpose. Differential equations governing the free, out-of-plane vibrations of such sap foundations we derived, in which effects of the rotatory and torsional inertias and also shear deformation are included although the warping of the cross-section is excluded. Governing differential equations subjected to the boundary conditions of free-free end constraints are numerically solved for obtaining the natural frequencies and mode shapes by using the numerical integration technique and the numerical method of non-linear equation.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2005년도 춘계학술대회논문집
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• pp.703-706
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• 2005

Since soil structure interactions are one of the most important subjects in the structural/foundation engineering, much study concerning the soil structure interactions had been carried out. One of typical structures related to the soil structure interactions is the strip foundation which is basically defined as the beam or strip rested on or supported by the soils. At the present time, lack of studies on dynamic problems related to the strip foundations is still found in the literature. From these viewpoint this paper aims to theoretically investigate dynamics of the parabolic strip foundations and also to present the practical engineering data for the design purpose. Differential equations governing the free, out o plane vibrations of such strip foundations are derived, in which effects of the rotatory and torsional inertias and also shear deformation are included although the warping of the cross-section is excluded. Governing differential equations subjected to the boundary conditions of free-free end constraints are numerically solved for obtaining the natural frequencies and mode shapes by using the numerical integration technique and the numerical method of nonlinear equation.

• 대한조선학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.105-113
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• 1999

본 논문에서는 선체 단면의 St'Venant 비틂강성은 물론 굽힘-비틂 강성과 전단-비틂 강성 및 선체 개단면과 폐단면 연결부에서의 변위와 단면력의 연속조건을 고려한 보유추이론을 적용하여 수평 비틂 거동의 연성도가 크고, 비틂에 대해 유연한 선체 거더의 수평 비틂 연성 고유진동 감도해석방법을 제시하였다. 제시된 방법을 토대로 대형 컨테이너 운반선의 적화상태 변경시의 고유진동수를 감도해석 결과를 이용하여 추정한 결과는 통상적 재해석 결과와 비교하여 오차 1%이내의 매우 양호한 부합성을 나타내었다. 아울러, 수평거동과 비틂거동의 연성도가 큰 선박의 경우 선체 중량 중심이 형 깊이의 10%까지 변화할 경우에 고유진동수가 최대 8%까지 변화함을 확인하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2004년도 추계학술대회논문집
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• pp.898-901
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• 2004

Since soil-structure interactions are one of the most important subjects in the structural/foundation engineering, much study concerning the soil-structure interactions had been carried out. One of typical structures related to the soil-structure interactions is the strip foundation which is basically defined as the beam or strip rested on or supported by the soils. At the present time, lack of studies on dynamic problems related to the strip foundations is still found in the literature. From these viewpoint, this paper aims to theoretically investigate dynamics of the circular strip foundations and also to present the practical engineering data for the design purpose. Differential equations governing the free, out-of-plane vibrations of such strip foundations are derived, in which effects of the rotatory and torsional inertias and also shear deformation are included although the warping of the cross-section is excluded. Governing differential equations subjected to the boundary conditions of corresponding end constraints are numerically solved for obtaining the natural frequencies and mode shapes by using the numerical integration technique and the numerical method of non-linear equation.

• 전산구조공학
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• 제11권1호
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• pp.191-204
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• 1998

전단변형 효과를 무시하는 경우에 보존력을 받는 박벽공간뼈대구조의 자유진동 및 안정성해석을 위한 일반이론을 유도한다. 이를 위하여 비대칭 박벽단면의 임의점을 통과하는 부재축과 이와 직각을 이루는 두 개의 좌표축을 도입하여 직각좌표계를 정의하고, 이 좌표축을 기준으로 semitangential 회전의 2차항을 고려하는 변위장을 도입하여 연속체에 대한 가상일의 원리로 부터 운동에너지, 탄성변형에너지, 그리고 초기응력에 의한 포텐셜에너지를 유도한다. 이를 이용하여 선형분포하중을 받는 박벽공간뼈대구조의 자유진동 및 안정성해석을 위한 운동방정식을 제시한다. 3차 Hermitian 다항식을 변위파라미터의 형상함수로 사용하여 박벽공간뼈대부재의 질량, 탄성강성 및 기하학적 강성행렬을 산정할 뿐만 아니라, 임의의 위치에 작용하는 분포하중에 대한 하중보정강성행렬(load-correction stiffness matrix)을 제시한다. 본 이론 및 방법의 타당성을 검증하기 위하여 수치해석을 수행하고 문헌의 결과와 비교하여 정당성을 입증한다.