• Title/Summary/Keyword: 원형곡선보

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Spatial Stability of Non-Symmetric Thin-Walled Curved Beams I : Aanlytical Approach (비대칭 단면을 갖는 박벽 곡선보의 안정성해석 I: 해석적 방법)

  • 민병철;김문영
    • 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.

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Free Vibration Analysis of Monosymmetric Thin-walled Circular Curved Beam (일축대칭 단면을 갖는 박벽 원형 곡선보의 자유진동 해석)

  • 장승필;김문영;민병철
    • 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.

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Spatial Stability of Non-Symmetric Thin-Walled Curved Beams II : Numerical Approach (비대칭 단면을 갖는 박벽 곡선보의 안정성해석 II : 수치적 방법)

  • 민병철;김문영
    • 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.

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Free Vibrations of Horizontally Curved Beams with Variable Cross Section (변다면 수평 곡선보의 자유진동에 관한 연구)

  • 이병구;박광규;모정만;이재만
    • Computational Structural Engineering
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    • v.11 no.3
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    • pp.155-164
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    • 1998
  • 이 논문은 변단면을 고려한 수평 곡선보의 자유진동에 관한 연구이다. 진동시 곡선보 요소에 작용하는 합응력과 관성력의 동적평형방정식을 이용하여 변단면 원호형 수평 곡선보의 자유진동을 지배하는 상미분방정식을 유도하였다. 이 미분방정식을 원형 단면을 갖는 선형변변단면에 적용하여 고유진동수, 진동형 및 합응력을 산출하였다. 수치 해석예에서는 양단고정 및 양단회전 곡선보를 채택하였으며, 수치해석 결과로서 고유진동수와 단면비, 세장비 및 중심각 사이의 관계를 그림에 나타내었다. 또한 실험실 규모의 실험을 통하여 본 연구결과의 타당성을 보였다.

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Out-of-plane Buckling Analysis of Doubly Symmetric Thin-walled Circular Arch (이축 대칭단면을 갖는 박벽 원형아치의 면외좌굴해석)

  • Kim, Moon Young;Min, Byoung Cheol;Kim, Sung Bo
    • 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.

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Free Vibrations of Circular Curved Beams with Constant Volume (일정체적 원호형 곡선보의 자유진동)

  • Lee, Byoung-Koo;Lee, Tae-Eun;Choi, Jong-Min;Park, Chang-Eun
    • Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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    • v.21 no.6
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    • pp.570-579
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    • 2011
  • This paper deals with free vibrations of the circular curved beams with constant volume, whose cross sectional shapes are the circular solid cross-sections. Volumes of the objective beam are always held in constant regardless shape functions of the cross-sectional radius. The shape functions are chosen as the linear, parabolic and sinusoidal ones. Ordinary differential equations governing free vibrations of such beam are derived and solved numerically for determining the natural frequencies. In numerical examples, the hinged-hinged, hinged-clamped and clamped-clamped end constraints are considered. As the numerical results, relationships between frequency parameters and various beam parameters such as rise ratio, section ratio, elasticity ratio, volume ratio, slenderness ratio and taper type are reported in tables and figures.

Diaphragm Design Method of Steel Box Beam and Circular Column Connections (강재 원형기둥-상자형보 접합부의 다이아프램 설계법)

  • Kim, Young Pil;Hwang, Won Sup;Park, Moon Su
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.18 no.2
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    • pp.123-135
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    • 2006
  • This paper investigates the design equations and the strength behavior of the diaphragm for steel box beams and circular-column connections. The strength of the connection is decided by the strength of the diaphragm and the strength of the beam and the column, because the connection diaphragm supports the concentration forces from the box beam's lower flange. In previous researches, however, the calculation procedure of the diaphragm stress from the indeterminate curved-beam model is to complicated to apply in process of the equation. Moreover, no reasonable design has yet ben made because the diaphragm's effect on the strength of the connection has not ben considered. Therefore, through nonlinear FEM analysis of the connection diaphragm, this study examines the strength behavior of a connection with diaphragm details. In addition, a great difference is confirmed between the theoretical and analytic behaviors. Fi naly, considering the strength of the connection and the rigidity capacity of the diaphragm, the diaphragm design method is proposed.