• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
• /
• 1994.10a
• /
• pp.295-299
• /
• 1994

두꺼운 원통형 쉘은 공학적인 문제에서 많이 사용된다. 쉘 내부에 임피던스가 큰 유체와 구조물이 있을 때 쉘을 포함한 진동해석은 이론적인 해석이 매우 어렵다. 쉘 내부에 있는 유체의 임피던스가 공기에 비하여 매우 클 경우 쉘과 유체, 내부의 구조물과 유체사이의 구조물-유체 상호작용(structure-fluid interaction)이 고려되어야 한다. 얇은 원통형 쉘에 대해서는 상용 유한요소 코드를 이용하여 구조물-유체 상호작용을 고려한 진동해석이 많이 수행되었으나 축대칭 두꺼운 원통형 쉘에 대해서는 연구가 수행되지 않고 있다. 본 연구에서는 NASTRAN, ANSYS 같은 상용 유한요소 코드에서 지원되지 않는 축대칭 두꺼운 원통형 쉘 내부에 유체와 강체요소가 있을 경우 이에 대한 유한요소 코드를 개발하고, 구조물-유체 상호작용을 고려하여 진동해석을 하였다.

• Computational Structural Engineering
• /
• v.11 no.4
• /
• pp.155-168
• /
• 1998

보강된 판 및 쉘구조의 안정성 및 후좌굴을 포함하는 기하학적 비선형 해석을 수행하기 위하여, total Lagrangian formulation에 근거한 연속체의 증분평형방정식으로부터 변형된 쉘요소인 유한요소이론을 제시하였다. 쉘구조의 곡률이 불연속적으로 변하거나 쉘부재들이 유한한 각도로 만나는 보강된 판 및 쉘구조의 비선형 해석이 가능하도록 주부재와 보강재 간의 연결점에 대한 일반적인 변환관계를 제시하였으며 좌굴해석 및 기하학적 비선형해석의 경우에 해의 정확성 및 수렴성을 개선시키기 위하여 접선강도행렬 산정시 회전각의 2차항을 포함시켰다. 또한, shear locking 현상을 극복하기 위하여 감차적분을 적용하였고 쉘구조의 좌굴해석에서는 power method를 적용하여 해석의 효율을 높였으며, 후좌굴해석에서는 변위 및 하중증분법을 적절히 결합시켜 보강된 쉘구조의 후좌굴 거동추적이 용이하였다. 또한, 입력자료를 손쉽게 준비하고 좌굴모드 및 후좌굴거동을 효율적으로 분석하기 위하여 전, 후 처리 프로그램을 개발하였고 다양한 해석예제를 통하여 다른 문헌의 해석결과를 비교함으로써 본 연구에서 개발된 유한요소 해석프로그램의 타당성 및 정확성을 입증하였다.

• Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures
• /
• v.1 no.3
• /
• pp.24-34
• /
• 2010

This paper analyzed the partial differential equations of laminated composite shells of revolution by using the finite difference method. The proof that numerical results are reasonable and accurate is obtained through converge ratio analysis and commercial program LUSAS for the structural analysis. The purpose of this study is to examine closely the engineering advantages and to analyze the structural behaviors of the anisotropic shells of revolution. Thus, the relevant reinforcement and most suitable arrangement of fiber to produce the highest strength are proposed through the numerical results according to a variety of parameter study. Namely, the distribution of displacements and stress resultants are analyzed according to the change of meridian's curvature, the ratio of height-width of shell, subtended angle, fiber angle, and so on. Using these distribution, the most suitable shell may be proposed to produce the highest strength. Also, the configuration of the entire laminated composite conical shells is analysed, and a variety of the design criterion of circular conical shell are proposed and studied in engineering view points.

• Computational Structural Engineering
• /
• v.17 no.1
• /
• pp.25-33
• /
• 2004

쉘은 곡률을 가지는 얇은 구조물로 정의된다. 자동차를 비롯하여 항공기, 우주 발사체, 인공위성, 선박 등의 운송수단과 건축물의 돔(done)과 같이 공간을 효율적으로 활용하고 동시에 경량화를 확보할 필요가 있는 경우에 쉘은 널리 사용되는 구조물이다. 쉘 이론은 1960년대까지는 전문가의 영역에 속해 있는 학문이었고 구조역학을 전공한 사람들에게도 다루기 어 려운 구조물로 인식되어 왔다. 실제 다양한 쉘의 거동은 역학과 수학의 폭넓은 지식을 요구하고 학문으로서도 그 속에서 평생을 보낼 만큼 매력적이고 어려운 부분들을 포함하고 있다고 생각된다.(중략)

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
• /
• v.12 no.4
• /
• pp.551-561
• /
• 1999

본 논문에서는 쉘 최적화에 대한 연구 결과를 기술하였다. 본 연구의 주목적은 쉘 구조물의 최적형상과 두께 분포를 찾는데 있다. 쉘의 변형에너지를 목적함수로 사용하고 초기 쉘의 부피를 제약조건을 고려하였다. 본 연구에서는 Computer-Aided Geometric Design (CAGD) 기법을 이용하여 쉘의 형상과 그 두께 분포를 표현하였고 쉘의 변형에너지를 측정하기 위해서 가변형 도를 채용한 퇴화 쉘 요소(Degenerated Shell Element)를 도입하였다. 최적 값을 구하기 위해서 세 가지 수학적 프로그래밍 기법을 제공하는 프로그램 DOT를 사용하였다. 마지막으로 새로이 개발된 쉘 최적화시스템의 효율성을 최적화예제로써 증명하였다.

• Computational Structural Engineering
• /
• v.11 no.3
• /
• pp.229-239
• /
• 1998

복합재료는 강도-무게비가 다른 재료들에 비해 훨씬 크기 때문에 부재의 좌굴문제가 대단히 중요하게 취급되며, 본 논문에서는 축방향 압축력을 받는 복합재료로 된 쉘 부재의 좌굴해석이 수행된다. 이 재료는 일반적으로 이방성 재료 특성을 나타내 보이나, 섬유들이 한 방향으로만 배치되어 있는 경우 섬유방향에 연직한 평면에서의 강도나 탄성계수들은 모두 일정한 횡 등방성 재료성질을 가진 것으로 간주할 수 있다. 9 절점 degenerate 쉘 유한요소를 사용한 선형안정해석, LUSAS 범용 프로그램을 이용한 구조해석, 그리고 고전적 쉘 좌굴방정식에 의한 해석들을 수행하였으며, 그 결과들을 서로 비교, 분석하였다. 고려된 등방성 재료나 횡 등방성 재료의 경우 모두, degenerate 유한요소해석으로 계산한 임계하중들은 고전적 이론해에 의한 결과들 보다 낮았으며, LUSAS 결과들과는 거의 같았다. 이는 degenerate 유한요소에 의한 선형안정해석 결과들이 안전측에 듬을 의미하며, 복합재료로 된 쉘 구조물의 좌굴해석에 degenerate 유한요소를 효율적으로 적용할 수 있음을 의미한다.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
• /
• v.5 no.3
• /
• pp.57-64
• /
• 2001

For the dynamic nonlinear analysis of stiffened plate and shell structures, total Lagrangian formulation is presented based upon the degenerated shell element considering finite rotation effects. Assumed strain concept is adopted in order to overcome shear locking phenomena and to eliminate spurious zero energy mode. In the elasto-plastic analysis, the return mapping algorithm based on the consistent elasto-plastic tangent modulus is applied to collapse analysis of shell structures. Newmark integration method is used for dynamic nonlinear analysis of shell structures under dynamic forces.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
• /
• v.13 no.2
• /
• pp.209-220
• /
• 2000

For non-linear analysis of stiffened shell structures, the total Lagrangian formulation is presented based upon the degenerated shell element. Geometrically correct formulation is developed by updating the direction of normal vectors and taking into account second order rotational terms in the incremental displacement field. Assumed strain concept is adopted in order to overcome shear locking phenomena and to eliminate spurious zero energy mode. The post-buckling behaviors of stiffened shell structures are traced by modeling the stiffener as a shell element and considering general transformation between the main structure and the stiffener at the connection node. Numerical examples to demonstrate the accuracy and the effectiveness of the proposed shell element are presented and compared with references' results.

• Journal of Korean Association for Spatial Structures
• /
• v.12 no.1
• /
• pp.87-98
• /
• 2012

In this study, mechanical role of edge beams in the gabled hyperbolic paraboloid shells was investigated through the comparisons of Finite element(FE) analysis results between the shells structures with and without edge beams. In addition, the effects of roof slope was studied. FE analysis showed that roof loads was directly transferred to the supports at corners by the arch action in the diagonal direction of the shells, thus, less member forces in the edge and ridge beams but higher stresses near supports were estimated than those from the membrane theory. When the edge beams were removed, stress concentration in the shells near the supports and the deflections along the shell edge were increased. Such phenomenon were intensified as the roof slope decrease. Thus, in gable hyperbolic paraboloid shell, the thickness of the shell near supports needs to be increased and careful investigation should be made in the cases when the roof height is low and/or the edge beams are removed.

• Journal of the Korea Safety Management & Science
• /
• v.13 no.3
• /
• pp.37-43
• /
• 2011

본 연구에서는 실린더 형 쉘 구조물의 구조적 안정성에 대하여 해석 하였다. 임계하중은 하중을 점차적으로 증가 하여 구조물이 파괴가 발생 할 때의 상태에서 가장 작은 하중을 의미한다. 셀 구조의 안정성을 임계하중의 크기로 기초를 두고 해석 하였다. 실린더 형 쉘의 차분해석은 일차적 원통형 판구조와 같으므로 최근에 많은 연구의 대상이 되어왔다. 차분법은 복잡한 구조물에서도 물론, 다양한 경계조건을 포함하는 문제에 이르기까지 효과적인 수치방법이다. 본 연구에서는 기본 쉘의 지배방정식을 유도하고 차분화 하여 직접적으로 접근하였다. 등분포 하중의 내압을 받고 있는 갇힌 실린더 형 쉘의 처짐 및 응력을 해석 하였다. 수치해석 결과를 해석해와 비교 검토하였으며 안정성에 대하여 임계 하중강도의 범위를 산출하였다.