• Computational Structural Engineering
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• v.11 no.4
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• pp.239-251
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• 1998

본 연구에서는 비대칭 박벽단면을 갖는 곡선보의 안정성해석을 수행할 수 있는 이론 및 엄밀해를 제시하기 위하여, 3차원 연속체로부터 유도된 평형방정식으로부터 선형화된 가상일의 원리를 적용하였다. 박벽단면의 구속된 ？(warping)과 곡률효과를 고려하고 유한한 회전각의 2차항을 포함하는 곡선보의 변위장을 도입하여 단면에 대해 적분함으로써 도심축에 대한 박벽 곡선보의 총포텐셜에너지를 유도하였다. 또한, 단순지지되고 일축대칭 단면을 갖는 박벽원형 곡선보의 면내 및 면외좌굴에 대한 엄밀해를 유도하기 위하여, 면내에 대해서는 균일압축을 받는 원형아치의 역대칭 좌굴모드에 대한 좌굴하중을 유도하고 면외좌굴에 대해서는 균일압축 및 순수휨을 받는 아치의 처짐함수를 가정하여 곡선보의 횡좌굴하중에 대한 일반해를 제시하였다.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.2 no.2
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• pp.57-68
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• 1998

For free vibration of monosymmetric thin-walled circular arches including restrained warping effect, the elastic strain and kinetic energy is derived by introducing displacement fields of circular arches in which all displacement parameters are defined at the centroid axis. The cubic Hermitian polynomials are utilized as shape functions for development of the curved thin-walled beam element having eight degrees of freedom. Analytical solution for free vibration behaviors of simply supported thin-walled curved beam element is presented by evaluating elastic stiffness and mass matrices. In order to illustrate the accuracy and practical usefulness of this study, analytical and numerical solutions for free vibration of circular arches are presented and compared with solutions analyzed by the FEM using straight beam element.

• Computational Structural Engineering
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• v.11 no.4
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• pp.197-207
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• 1998

전단변형 효과를 무시하는 경우에 비대칭 선형 변단면을 갖는 박벽 공간 보의 안정성 해석을 위한 일반이론을 유도한다. 비대칭 선형 변단면의 임의점을 통과하는 부재축과 단면의 주축의 방향과 무관하고 부재축과 직각을 이루는 두 개의 좌표축을 도입하여 직각좌표계를 정의한다. 정의된 좌표축을 기준으로 유한한 회전각의 2차항을 고려하는 변위장을 도입하여 연속체에 대한 가상일의 원리로부터 탄성변형에너지, 그리고 초기응력에 의한 포텐셜에너지를 유도한다. 이를 이용하여 비대칭 선형 변단면을 갖는 박벽 공간 보의 안정성해석을 위한 평형방정식을 제시한다. 3차 Hermitian 다항식을 변위파라미터의 형상함수로 사용하여 박벽 공간 보의 탄성강도 및 기하강도행렬을 상정할 뿐만 아니라, 단면의 좌표축에 상관없이 임의의 위치에 작용하는 하중에 대한 하중보정강도행렬(load-correction stiffness matrix)을 제시한다. 본 이론 및 방법의 타당성을 검증하기 위하여 수치해석을 수행하고 문헌의 결과 및 쉘요소를 사용한 해석결과와 비교하여 본 이론의 정당성을 입증한다.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.10 no.3 s.36
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• pp.509-523
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• 1998

A consistent finite element formulation and analytic solutions are presented for stability of thin-walled circular arch. The total potential energy is derived by applying the principle of linearized virtual work and including second order terms of finite semitangential rotations. As a result, the energy functional corresponding to the semitangential moment is newly derived. Analytic solutions for the out-of-plane buckling of symmetric thin-walled curved beam subjected to pure bending or uniform compression with simply supported boundary conditions are obtained. For finite element analysis, the cubic Hermitian polynomials are utilized as shape functions and $16{\times}16$ stiffness matrix for curved beam elements and $14{\times}14$ stiffness matrix for straight beam elements are evaluated, respectively. In order to illustrate the accuracy of this study, analytical and numerical results for lateral buckling problems of circular arch are presented and compared with available analytical solutions.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.3 no.1
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• pp.41-54
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• 1999

For free vibration of non-symmetric thin-walled circular arches including restrained warping effect, the elastic strain and kinetic energy is derived by introducing displacement fields of circular arches in which all displacement parameters are defined at the centroid axis. The cubic Hermitian polynomials are utilized as shape functions for development of the curved thin-walled beam element having eight degrees of freedom. Analytical solution for in-plane free vibration behaviors of simply supported thin-walled curved beams with monosymmetric cross-sections is newly derived. Also, a finite element formulation using two noded curved beams element is presented by evaluating elastic stiffness and mass matrices. In order to illustrate the accuracy and practical usefulness of this study, analytical and numerical solutions for free vibration of circular arches are presented and compared with solutions analyzed by the straight beam element and the ABAQUS's shell element.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.14 no.1
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• pp.41-49
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• 2002

An efficient algorithm automatically determining cross sectional properties of thin-walled beams is developed using the minimum information about geometry of the cross section. This scheme is applied to automatic calculation of normal and shear stress distribution corresponding to stress resultants as well as sectional constants for complex open and closed thin-walled sections. Numerical examples evaluating section constants and stress distributions is presented and compared with the available reference's results.

• Journal of Aerospace System Engineering
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• v.12 no.6
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• pp.41-49
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• 2018

In this study, the theoretical dynamic characteristics of a thin-walled composite beam with a single-cell of chordwise asymmetric cross-section was studied. Mathematical modeling was done by considering the transverse shear effects, the warping restraint effects, the constant taper ratio in the longitudinal direction of the beam, and the geometrical cross-section ratio. The mass coefficients, stiffness coefficients, and Eigen frequencies of the selected section were investigated. In particular, the effects of the taper ratio and cross-section ratio of the model on the Eigen frequencies were analyzed and compared when the asymmetry of the section was considered and the warping function was not corrected.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.14 no.3
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• pp.423-432
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• 2002

This study presented analytical and numerical solutions for spatial free vibration of nonsymmetric thin-walled circular curved beams. The closed-form solutions were obtained for in-plane free vibration analylsis of monosymmetric curved beams. Likewise, two types of thin-walled curved beam elements were developed using the third and the fifth order Hermitian polynomials. In order to illustrate the accuracy and usefulness of the present method, this study presented analytical and numerical solution and compared these with the results using the ABAQUS's shell elements. In particular, effects of the thickness-curvature as well as the inextensional condition were investigated on the free vibration of curved beams with nonsymmetric sections.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2017.03a
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• pp.226-235
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• 2017

이 논문에서는 워핑 구속조건이 박벽 구조물의 비틀림 거동에 주는 효과를 확인하였다. Vlasov torsion theory를 통해 얻은 이론해 및 EDISON SW의 해석해를 St.Venent torsion theory를 통해 얻은 이론해와 비교하는 방법으로 그 영향을 확인하였다. 이를 통해 Clamped end조건이 단면의 형상 및 단면의 세부 파라미터에 따라 단면의 워핑발생을 제한하여 비틀림거동에 큰 영향을 미칠 수 있음을 확인했다.

• Computational Structural Engineering
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• v.11 no.4
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• pp.253-265
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• 1998

본 논문에서는 연계논문에서 제시한 비대칭 박벽단면을 갖는 곡선보 및 직선보 이론을 토대로, 곡선보 요소 및 직선보 요소를 개발하고 이를 이용한 유한요소 정식화 과정을 제시한다. 유한요소 정식화 과정에서는 요소의 변위장을 도심에 대하여 정의한 후, 요소 변위벡터에 관한 3차의 Hermitian 다항식을 형상함수로 사용하고 가우스 적분을 행함으로써 탄성 강도행렬 및 기하학적 강도행렬을 산정하였다. 얻어진 강도행렬을 이용하여 고유치 문제를 계산함으로써 좌굴하중을 계산하였으며 다양한 해석 예제를 통하여 다른 연구자들의 해석 결과와 비교 검토함으로써 본 연구의 타당성과 우수성을 입증하고자 한다.