Study on Buckling of Composite Laminated Cylindrical Shells with Transverse Rib

횡리브로 보강된 복합적층 원통형 쉘의 좌굴거동에 관한 연구

  • 장석윤 (서울시립대학교 토목공학과)
  • Received : 2004.03.15
  • Accepted : 2004.07.19
  • Published : 2004.08.27

Abstract

In this study, the effects of ring stiffeners for buckling of cylindrical shells with composite materials were analyzed. The finite element method was used: 3-D beam elements were used for stiffeners and flat shell elements were used for cylindrical shells and were improved by introducing a substitute shear strain. The ring stiffeners were of the transverse rib type. The buckling behaviors of the cylindrical shells were analyzed based on various parameters, such as locations and sizes of stiffeners, diameter/length ratios and boundary conditions of shells, and fiber-reinforced angles. Effective reinforcement was examined by understanding the exact behaviors for buckling. The results of the analysis may serve as references for designs and future investigations.

본 논문에서는 복합재료로 이루어진 원통형 쉘 구조물을 해석모델로 설정하였으며, 좌굴의 링 보강재 보강효과에 대해서 연구하였다. 유한요소법으로 해석을 수행하였으며, 보강재의 요소는 3차원 보요소를 사용하였고, 쉘 요소는 적용성이 뛰어난 평면쉘요소를 사용하였으며, 대체 전단 변형률장을 도입하여 잠김현상을 극복하였다. 본 연구에서 링 보강재는 횡리브(Rib)의 형태이다. 이러한 보강재가 원통형 쉘의 좌굴에 미치는 영향을 고찰하였다. 즉, 보강재의 위치 변화, 보강재의 크기 변화, 쉘의 변장비 변화, 쉘의 지점조건의 변화, 복합재료의 화이버 보강각도 변화 등 다양한 파라미터 연구를 통해서 쉘의 좌굴거동을 분석하였다. 여러가지 설계변수에 대한 보강된 쉘의 거동에 대한 정확한 이해로부터 효율적인 보강설계를 제시하고자 하였으며, 원통형 쉘의 좌굴해석시 좋은 참고자료로 활용할 수 있으리라 기대된다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 서울시립대학교

References

  1. 한국강구조학회논문집 v.12 no.2 비등방성 원통형 쉘의 안정성에 관한 연구 박근우;임성순;장석윤
  2. Thin Walled Structures v.35 Analysis of multiple stiffened barrel shell structures by strain based finite elements Assan, A.E.
  3. Structural Engineering and Mechanics v.8 Defect free 4 node flat shell element:NMS 4F element Choi, C.K.;Lee, P.S.