대한토목학회논문집 (KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research)

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후좌굴 변단면 기둥의 기하 비선형 해석

Geometrical Nonlinear Analyses of Post-buckled Columns with Variable Cross-section

  • 이병구 (원광대학교 토목환경공학과) ;
  • 김석기 (단국대학교 토목환경공학과) ;
  • 이태은 (원광대학교 토목환경공학과) ;
  • 김권식 (원광대학교 대학원 토목환경공학과)
  • 투고 : 2008.09.23
  • 심사 : 2008.12.15
  • 발행 : 2009.01.31
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초록

이 논문은 양단회전 후좌굴 변단면 기둥의 기하 비선형 해석에 관한 연구이다. 기둥의 변단면은 변화폭, 변화깊이, 정방형 변단면으로 채택하였다. Bernoulli-Euler 보 이론을 이용하여 후좌굴 기둥의 정확탄성곡선을 지배하는 미분방정식을 유도하였다. 이 미분방정식은 두 개의 미지수를 가지며 이러한 미분방정식을 풀 수 있는 수치해석 방법을 개발하였다. 후좌굴 기둥의 수치해석 결과로 평형경로, 정확탄성곡선 및 합응력을 산정하였다. 실험을 통하여 후좌굴 거동의 이론을 검증하였다.

This paper deals with the geometrical nonlinear analyses of post-buckled columns with variable cross-section. The objective columns having variable cross-section of the width, depth and square tapers are supported by both hinged ends. By using the Bernoulli-Euler beam theory, differential equations governing the elastica of post-buckled column and their boundary conditions are derived. The solution methods of these differential equations which have two unknown parameters are developed. As the numerical results, equilibrium paths, elasticas and stress resultants of the post-buckled columns are presented. Laboratory scaled experiments were conducted for validating the theories developed in this study.

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참고문헌

  1. 김성보, 김문영, 장승필(2002) 비대칭 단면을 갖는 박벽 공간뼈대구조의 후좌굴해석을 위한 개선이론. 대한토목학회 논문집, 대한토목학회, 제22권, 제2A호, pp. 189-200.
  2. 이동식, 오순택(2004) 기둥과 보-기둥 구조물의 비탄성 좌굴 거동. 한국강구조학회 논문집, 한국강구조학회, 제16권, 제2호, pp. 215-224.
  3. 이병구, 오상진, 이태은, 김권식(2008) Elastica형 아치의 자유진동. 대한토목학회 논문집, 대한토목학회, 제28권, 제6A호, pp. 827-833.
  4. Adan, M. and Sheinman, I. (1988) Effect of stretching-bending coupling and shear deformation on post-buckling behaviour of laminated beams. Computers & Structures, Vol. 30, Issue 3, pp. 609-613. https://doi.org/10.1016/0045-7949(88)90296-9
  5. Carnahan, B., Luther, H.A., and Wilkes, J.O. (1969) Applied numerical methods. John Wiley & Sons, USA.
  6. Cederbaum, G. (2000) Post-buckling behaviour of poro-elastic columns. International Journal of Mechanics Science, Vol. 42, pp. 771-783. https://doi.org/10.1016/S0020-7403(99)00022-3
  7. Chen, W.F. and Atsuta, T. (1977) Theory of beam-columns. McGraw-Hill Book Co., USA.
  8. Falzon, B.G. and Aliabadi M.H. (2008) Buckling and post-buckling structures. Imperial College Press, UK.
  9. Haslach, H.W. Jr. (1985) Post-buckling behaviour of columns with non-linear constitutive equations. International Journal of Non-Linear Mechanics, Vol. 20, Issue 1, pp. 53-67. https://doi.org/10.1016/0020-7462(85)90047-2
  10. Lee, B.K., Carr, A.J., Lee, T.E., and Ahn, D.S. (2005) Elasticas and buckling loads of shear deformable tapered columns. International Journal of Structural Stability and Dynamics, Vol. 5, No. 3, pp. 317-335. https://doi.org/10.1142/S0219455405001684
  11. Lee, S.H. and Waas, A.M. (1996) Initial post-buckling behaviour of a finite beam on an elastic foundation. International Journal of Non-Linear Mechanics, Vol. 31, Issue 3, pp. 313-328. https://doi.org/10.1016/0020-7462(95)00065-8
  12. Lee, B.K., Wilson, J.F., and Oh, S.J. (1993) Elastica of cantilevered beams with variable cross sections. International Journal of Non-Linear Mechanics, Vol. 28, No. 5, pp. 579-589. https://doi.org/10.1016/0020-7462(93)90049-Q
  13. Mateous, A.F. and Witz, J.A. (2001) A parametric study of post-buckling behaviour of steel plates. Engineering Structures, Vol. 23, Issue 2, pp. 172-185. https://doi.org/10.1016/S0141-0296(00)00005-5
  14. Perkins, N.C. (1990) Planar vibration of an elastica arch. Journal of Applied Mechanics, ASME, Vol. 112, pp. 374-379.
  15. Rhodes, J. (2003) Some observations on post-buckling behaviour of thin plates and thin-walled members, Thin-Walled Structures, Vol. 41, Issues 2-3, pp. 207-226. https://doi.org/10.1016/S0263-8231(02)00088-5
  16. Szymczak, C. (1980) Buckling and initial post-buckling behaviour of thin-walled I columns. Computer & Structures, Vol. 11, Issue 6, pp. 481-487. https://doi.org/10.1016/0045-7949(80)90055-3
  17. Thankam, V.S., Singh, G., Rao, G.V., and Rath, A.K. (2003) Thermal post-buckling behaviour of laminated plates using a shear-flexible element based on coupled-displacement field. Composite Structures, Vol. 59, Issue 3, pp. 351-359. https://doi.org/10.1016/S0263-8223(02)00243-X
  18. Wilson, J.F. (1993) Experiments of the strength of solids. McGraw-Hill Inc., USA.