• Steel and Composite Structures
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• 제19권3호
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• pp.635-659
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• 2015

In this study, natural frequency analysis of a large deflected cantilever laminated composite beam fixed at both ends, which forms the case of a pre-stressed curved beam, is investigated. The laminated beam is considered to have symmetric and asymmetric lay-ups and the effective flexural modulus of the beam is used in the analysis. In order to obtain the pre-stressed composite curved beam case, an external vertical concentrated load is applied at the free end of a cantilever laminated composite beam and then the loading point of the deflected beam is fixed. The non-linear deflection curve of the flexible beam undergoing large deflection is obtained by the Reversion Method. The curved laminated composite beam is modeled by using the Finite Element Method with a straight-beam element approach. The effects of orientation angle and vertical load on the natural frequency parameter for the first four modes are examined and the results obtained are given in graphics. It has been found that the effect of the load parameter, which forms the curved laminated beam, on the natural frequency parameter, almost disappears after a certain value of the load parameter. This certain value differs for each laminated curved beam and each vibration mode.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권8호
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• pp.2734-2740
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• 2010

미분구적법을 이용하여, 전단변형을 고려하지 않은, 단면적이 변하는 비대칭 곡선 보의 면내 자유진동을 해석하였다. 다양한 경계조건 및 굽힘 각에 따른 진동수를 계산하였고, 그 결과를 다른 수치해석들과 비교하였다. 미분구적법은 비교적 적은 요소를 사용하고도 정확한 해석결과를 보여준다.

• Steel and Composite Structures
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• 제39권1호
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• pp.1-20
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• 2021

An exact solution based on refined third-order theory (TOT) has been presented for functionally graded porous curved beams having deep curvature. The displacement field of the refined TOT is derived by imposing the shear free conditions at the outer and inner surfaces of curved beams. The properties of the two phase composite are tailored according the power law rule and the effective properties are computed using Mori-Tanaka homogenization scheme. The equations of motion as well as consistent boundary conditions are derived using the Hamilton's principle. The curved beam stiffness coefficients (A, B, D) are obtained numerically using six-point Gauss integration scheme without compromising the accuracy due to deepness (1 + z/R) terms. The porosity has been modeled assuming symmetric (even) as well as asymmetric (uneven) distributions across the cross section of curved beam. The programming has been performed in MATLAB and is validated with the results available in the literature as well as 2D finite element model developed in ABAQUS. The effect of inclusion of 1 + z/R terms is studied for deflection, stresses and natural frequencies for FG curved beams of different radii of curvature. Results presented in this work will be useful for comparison of future studies.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권10호
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• pp.4706-4712
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• 2013

편미분방정식해법을 위한 효일적인 방법 중의 하나는 미분구적법이다. 이방법은 복잡한 구조 및 하중에 따른 컴퓨터 용량의 과도한 사용뿐만 아니라, 복합알고리즘의 어려움 피하기 위해 많은 분야에 적용되어 왔다. 본 연구에서는 내평면 등분포하중 하에서 단면적이 변하는 비대칭 곡선보의 좌굴 (buckling)을 미분구적법(DQM)으로 해석하였다. 다양한 단면적 변화와 열림각 (opening angle)에 따른 임계하중을 계산하였다. DQM의 해석결과는 정확한 수학적해법 (exact analytic solution)과 비교하였으며, DQM은 적은 격자점 (grid point)을 사용하여 정확한 해석결과를 보여주었다. 또한, 다양한 단면적 변화에 따른 새로운 결과를 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.594-600
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• 2021

곡선 보는 철교 그리고 자동차와 갈은 구조물의 구성으로 널리 사용되어왔다. 많은 연구자들의 관심분야인 이러한 구조물의 안정성 거동 해석분야는 괄목할 만한 성과가 있어 왔다. 곡선 보 구조물의 기하학적 구조 및 물성치가 탄성 및 강성에 미치는 영향을 분석하기 위하여 정역학적 동역학적 해석이 필요하다. 그러나 구조물의 복잡성 때문에 어떠한 경계조건에서도 엄밀해를 얻기가 매우 어렵다. 전통적으로 미분방정식의 해법은 유한차분법 혹은 유한요소법으로 해결해왔으나 이러한 방법들은 때론 복잡한 비선형 구조물에는 과도한 컴퓨터 용량사용과 복잡한 알고리즘 프로그램을 요구한다. 이러한 어려움을 해결하기 위해 미분구적법(DQM)이 여러 분야에 사용되어왔다. 본 연구에서는 복잡한 편미분 방정식의 해를 구하기 위하여 미분구적법이 사용되었다. 중면 신장을 고려한 등분포 하중 하에서 선형으로 변하는 비대칭 곡선 보의 내평면 신장 좌굴의 지배방정식을 유도하였고, DQM을 이용하여 지배방정식의 해를 구하였다. 다양한 열림 각, 경계 조건, 그리고 파라미터에 의한 임계하중을 계산하였다. DQM 결과는 비교 가능한 엄밀해와 비교하였고 DQM은 적은 격자점을 사용하고도 정확성을 보여주었다. 예를 들어 열림 각이 180°인 비 신장 고정단 곡선 보의 경우, 엄밀해의 임계하중 값은 8.0이고 DQM의 임계하중 값은 7.98로, 오차가 0.3% 미만 이었다. 곡선 보의 내평면 비 신장 임계하중도 계산하였고, 두 이론을 상호 비교 분석하였다. 아크축의 중면 신장을 고려한 연구는 곡선 보의 임계하중에 중대한 영향을 미치는 것을 보여준다.

• 대한조선학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.193-201
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• 1992

유한요소법(有限要素法)을 이용(利用)하여 선체(船體) corner부(部)의 구조(構造) 해석(解析)을 하기 위해서는 많은 mesh로 분할(分割)해야 하기 때문에 해석(解析) 시간(時間) 및 작업(作業) 시간(時間)이 막대(莫大)하게 소요(所要)되므로 최적(最適) 설계(設計)로 확장(擴張)하기 위해서는 유한요소법(有限要素法)의 비효율성(非效率性)을 배제(排除)하고 계산(計算) 시간(時間)이 적게 소요(所要)되는 새로운 해석방법(解析方法)의 개발(開發)이 절실(切實)하다. 지금까지 corner부(部)의 구조(構造) 해석(解析)을 하기 위한 이론적(理論的) 방법(方法)으로 등가(等價)의 곡선(曲線)보 이론(理論) 및 wedge 이론(理論)이 사용(使用)되어 왔으나 선체(船體)와 같이 비대칭(非對稱) 하중(荷重) 및 비대칭(非對稱) 구조(構造)를 갖는 구조물(構造物)에 대해서는 잘 맞지 않은 경향(傾向)이 있어 사용(使用)되고 있지 않는 실정(實情)이다. 본(本) 연구(硏究)에서는 이러한 점을 극복(克服)하기 위해 기존(旣存)의 등가(等價)의 곡선(曲線)보 이론(理論)에 비대칭(非對稱) 분포(分布) 하중(荷重)을 고려(考慮)하여 평형(平衡) 상태(狀態)에서 등가(等價)의 하중(荷重)이 되도록하고 비대칭(非對稱) 구조(構造)에 대해서도 대칭(對稱) 구조물(構造物)의 중첩(重疊)에 의해 등가(等價)의 강성(剛性)을 갖도록 치환(置換)하여 어떠한 하중(荷重) 및 구조물(構造物)이라도 응력(應力)을 근사(近似)하게 표현(表現)할 수 있는 신(新) 등가(等價) 곡선(曲線)보 이론(理論)을 정립(定立)하였으며 2부재(部材) 결합부(結合部) 및 3부재(部材) 결합부(結合部)에 대해 구조(構造) 해석(解析)을 수행(遂行)하고 membrane 요소(要素)를 사용(使用)한 유한요소법(有限要素法)의 결과(結果)와 비교(比較)하여 그 유용성(有用性을) 입증(立證)하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.612-620
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• 2019

빌딩, 자동차, 선박, 항공기 등에서의 곡선보 사용 증가로 인해 이러한 구조물의 동적거동해석에 있어 괄목할만한 성과가 있어 왔다. 탄성곡선보의 안정성 거동 해석분야는 많은 연구자들의 관심분야였다. 전통적으로 미분방정식의 해법은 유한차분법으로 해결해왔다. 이러한 방법들은 복잡한 기하학적 구조 및 하중에 따른 격자점의 증가로 많은 계산시간을 요구한다. 편미분방정식의 해를 구하기 위한 효율적인 방법 중의 하나는 미분구적법이다. 복잡한 기하학적 구조 및 하중으로 인한 과도한 컴퓨터 용량의 사용과 복합알고리즘 프로그램의 어려움을 극복하기 위하여 미분구적법(DQM)이 많은 분야에 적용되어왔다. 본 연구에서는 선형적으로 단면적이 변하는 비대칭 곡선보에 대하여 DQM을 적용하여 아크축 신장을 고려한 내 평면 진동해석을 수행하였다. 다양한 매개변수 비, 경계조건, 그리고 열림 각에 따른 기본진동수를 계산하였다. DQM 결과는 활용 가능한 다른 엄밀해와 비교하였다. 다양한 매개변수 비, 경계조건, 그리고 열림 각에 따른 기본진동수를 계산하였으며 DQM 결과를 활용 가능한 다른 엄밀해와 비교하였다. 해석결과에 따르면 DQM은, 적은 격자점을 사용하고도, 엄밀해 결과와 일치함을 보여주었다.