• 제목/요약/키워드: Dynamic buckling

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대형 해상풍력발전용 필라멘트 와인딩 복합재 타워의 동적 특성에 관한 연구 (Dynamic Characteristics Analysis of Filament-wound Composite Towers for Large Scale Offshore Wind-Turbine)

  • 한정영;홍철현;정재훈;문병영
    • 한국유체기계학회 논문집
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    • 제15권4호
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    • pp.55-60
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    • 2012
  • The purpose of this study is to investigate the buckling load of filament-wound composite towers for large scale wind-turbine using finite element method(FEM). To define material properties, we used both the effective property method and the stacking properties method. The effective properties method is to assume that composite consists of one ply. The stacking properties method is to assume that composite consists of some stacked plies. First, linear buckling analysis of the tower, filament-wounded with angles of [${\pm}30$] was carried out by two methods for composite material properties, the stacking method and the effective method. and FE analysis was performed for the composite towers according to filament winding angles of [${\pm}30$], [${\pm}45$], [${\pm}60$]. FE analysis results using the stacking properties of the composite were in good agreement with the results by the effective properties. The difference between FEM results by material properties methods was approximately 0~2.3% in buckling Analysis and approximately 0~0.6% in modal analysis. And above the angle of [${\pm}60$], there was a little change of buckling load.

초공동 운동체 구조물의 동적 불안정성 연구 (The Study of Dynamic Instability of Supercavitating Shell Structures)

  • 김승조;변완일;장채규;조진연
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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    • pp.469-471
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    • 2010
  • 초공동 수중 운동체의 구조물은 수중 운동 시에 유동 마찰에 의해 생성되는 높은 축 방향 하중과 추력의 조합에 의해 좌굴 현상이 발생하게 되며, 이는 구조물의 손상과 연결된다. 따라서 운용하고자 하는 수동 운동체의 속도 범위에서 이러한 좌굴이 발생되지 않도록 구조 설계가 요구되며, 이는 유한요소 해석을 이용한 정적 및 동적 좌굴 해석으로 좌굴 예측이 가능하다. 본 연구에서는 이러한 좌굴 해석을 위한 기초적인 소개와 유한요소 좌굴 해석에 필요한 고유치 해법을 소개하고, 좌굴 해석에 앞서 고유치 해법을 통한 고유 진동수 및 모드 형상을 DIAMOND/IPSAP 프로그램을 통해 예측하여 보았다.

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평면 원호아치의 좌굴해석을 위한 동적 비선형해석 프로그램의 개발 (Development of Nonlinear Dynamic Program for Buckling Analysis of Plane Circular Arches)

  • 허택녕;오순택
    • 전산구조공학
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    • 제7권1호
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    • pp.69-81
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    • 1994
  • 본 논문은 형상의 비선형성을 고려한 큰 동하중을 받는 낮은 원호아치의 동적해석에 관한 연구이다. 따라서 낮은 원호아치를 대상으로 동적 비선형 해석을 수행하고 임계좌굴하중을 구할 수 있는 컴퓨터 프로그램을 개발하는데 주안점을 둔다. 형상의 비선형성은 Lagrangian 운동좌표를 고려하여 해석하였으며 비선형 동적 운동방정식을 풀기 위하여 유한요소법을 사용하였다. 개발된 프로그램을 사용하여 만재 방사형 등분포하중을 받는 원호아치를 해석하고, 그 결과를 다른 연구결과와 비교하여 검증하였다. 또한 여러가지의 형상의 아치에 대한 좌굴 해석을 실시하여 임계좌굴하중을 구하였으며 기존의 연구와 비교하여 정확성을 확인하였다. 모형해석을 통해서 큰 동하중을 받는 원호아치는 기하학적 비선형 거동을 고려하여 해석되어야 하며 아치가 낮아질수록 좌굴발생 가능성이 높아짐을 알 수 있다.

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일정체적 양단고정 기둥의 정·동적 최적형상 (Static and Dynamic Optimal Shapes of Both Clamped Columns with Constant Volume)

  • 이병구;김석기
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제19권1호
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    • pp.99-106
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    • 2007
  • 이 논문은 일정체적 양단고정 기둥의 정 동적 최적형상에 관한 연구이다. 기둥의 단면은 정다각형이며, 단면깊이는 포물선으로 변화하는 변단면이다. 축방향 압축하중이 작용하는 기둥의 고유진동수 및 좌굴하중을 산정하는 수치해석 기법을 개발하였다. 그러한 기둥의 자유진동을 지배하는 미분방정식을 유도하고 Runge-Kutta법과 Regula-Falsi법을 이용하여 고유진동수를 산정하였다. 수치해석의 결과로부터 얻어진 하중-고유진동수 사이의 관계를 이용하여 기둥의 좌굴하중을 산정하였다. 기둥의 변수연구를 통하여 동적 안정영역, 동적 최적형상 및 최강기둥의 형상을 산출하였다.

비좌굴 가새를 이용한 대공간 구조물 내진 보강 설계 (Seismic Retrofit of Spatial Structures Using Buckling Restrained Brace)

  • 문희숙;김기철;강주원;이준호
    • 한국공간구조학회논문집
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    • 제18권4호
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    • pp.105-111
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    • 2018
  • In this study, the seismic performance and behavior characteristics of the upper truss structure of the large stadium are analyzed by nonlinear dynamic analysis. In the nonlinear dynamic analysis, the earthquake records were generated by site response analysis to simulate the nonlinear behavior of the relevant soil condition where the structure is located. Nonlinear dynamic analysis was performed using Perform-3D and the nonlinear properties of the substructure and the superstructure were determined in accordance with KISTEC guideline. According to the analysis results, excessive deformation occurred in the upper truss element, and plastic hinges exceeded the target performance in some members. Buckling-restrained brace is used for seismic retrofit of stadium structures and the analysis results shows the interstory drift satisfies the target performance level with dissipating the seismic energy efficiently.

A simple HSDT for bending, buckling and dynamic behavior of laminated composite plates

  • Remil, Aicha;Benrahou, Kouider Halim;Draiche, Kada;Bousahla, Abdelmoumen Anis;Tounsi, Abdelouahed
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제70권3호
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    • pp.325-337
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    • 2019
  • In the present article, cross ply laminated composite plates are considered and a simple sinusoidal shear deformation model is tested for analyzing their flexural, stability and dynamic behaviors. The model contains only four unknown variables that are five in the first order shear deformation theory (FSDT) or other higher order models. The in-plane kinematic utilizes undetermined integral terms to quantitatively express the shear deformation influence. In the proposed theory, the conditions of zero shear stress are respected at bottom and top faces of plates without considering the shear correction coefficient. Equations of motion according to the proposed formulation are deduced by employing the virtual work principle in its dynamic version. The analytical solution is determined via double trigonometric series proposed by Navier. The stresses, displacements, natural frequencies and critical buckling forces computed using present method are compared with other published data where a good agreement between results is demonstrated.

Research Advances on Tension Buckling Behaviour of Aerospace Structures: A Review

  • Datta, Prosun Kumar;Biswas, Sauvik
    • International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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    • 제12권1호
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    • pp.1-15
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    • 2011
  • This paper reviews most of the research done in the field of tensile buckling characteristics pertaining to aerospace structural elements with special attention to local buckling and parametric excitation due to periodic loading on plate and shell elements. The concepts of buckling in aerospace structures appear as the result of the application of a global compressive applied load or shear load. A less usual situation is the case, in which a global tensile stress creates buckling instability and the formation of complex spatial buckling pattern. In contrast to the case of a pure compression or shear load, here the applied macroscopic load has no compressive component and is thus globally stabilizing. The instability stems from a local compressive stress induced by the presence of a defect, such as a crack or a hole, due to partial or non-uniform applied load at the far end. This is referred to as tensile buckling. This paper discusses all aspects of tensile buckling, theoretical and experimental. Its far reaching applications causing local instability in aerospace structural components are discussed. The important effects on dynamic stability behaviour under locally induced periodic compression have been identified and influences of various parameters are discussed. Experimental results on simple and combination resonance characteristics on plate structures due to tensile buckling effects are elaborated.

대각선 철골 중심가새골조의 지질동하에서의 동적불안정 거동 (Dynamic Instability of Diagonally Braced Steel Frames under Seismic Excitation)

  • 김정재;이철호
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산구조공학회 2004년도 가을 학술발표회 논문집
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    • pp.288-295
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    • 2004
  • Concentrically braced steel frames are considered as being quite pone to soft-story response due to the degradation in brace compressive resistance after buckling under severe ground motions. When combined with the system P-Delta effects, collapse of the concentrically brsced frames by dynamic instability becomes highly probable. In this stidy, a new, relatively simple dynamic instability coefficient was proposed for diagonally braced steel flames by explicitly considering the strength degradation of the brace after buckling. Nonlinear dynamic analysis results showed that the dynamic instability coefficient proposed in this study predicted collapse limit state more consistently than the conventional one which ignores the strength degradation of the brace.

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Dynamic nonlinear member failure propagation in truss structures

  • Malla, Ramesh B.;Nalluri, Butchi B.
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제9권2호
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    • pp.111-126
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    • 2000
  • Truss type structures are attractive to a variety of engineering applications on earth as well as in space due to their high stiffness to mass ratios and ease of construction and fabrication. During the service life, an individual member of a truss structure may lose load carrying capacity due to many reasons, which may lead to collapse of the structure. An analytical and computational procedure has been developed to study the response of truss structures subject to member failure under static and dynamic loadings. Emphasis is given to the dynamic effects of member failure and the propagation of local damage to other parts of the structure. The methodology developed is based on nonlinear finite element analysis technique and considers elasto-plastic material nonlinearity, postbuckling of members, and large deformation geometric nonlinearity. The pseudo force approach is used to represent the member failure. Results obtained for a planar nine-bay indeterminate truss undergoing sequential member failure show that failure of one member can initiate failure of several members in the structure.

뜀-좌굴을 고려한 공간 트러스의 최적구조설계에 관한 연구 (Optimum Structural Design of Space truss with consideration in Snap-through buckling)

  • 손수덕;이승재;최재현
    • 한국공간구조학회논문집
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    • 제12권2호
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    • pp.89-98
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    • 2012
  • 본 연구는 공간 트러스의 전체 좌굴을 고려한 최적 구조설계에 대해 연구를 하였으며, 구조물의 최소중량을 구하는 것이 목적이다. 응력제약에 의한 부재 최적화를 위해서 수리 계획법이 사용되었으며, 뜀-좌굴을 고려하기 위해 동적 계획법을 적용하였다. 트러스 부재의 최적설계를 위한 수리 모형은 전체중량 목적함수와 인장 또는 압축 허용응력 및 세장비 제약식으로 구성하였다. 평형경로상의 임계점 즉 좌굴하중을 구하기 위해서 접선 강성행렬의 행렬식 변화를 조사하였으며, 설계하중에 대한 좌굴하중 비율이 동적계획법의 반복계산과정에서 공간 트러스의 강성을 조절하기위해 반영되었다. 제안된 최적설계 프로세서의 검증을 위해서 스타 돔 구조물 예제를 통해 조사하였으며, 수치 결과는 잘 수렴하고 모든 제약을 만족하였다. 제시된 최적설계 프로세스는 전체좌굴을 고려한 최적설계를 수행하기 위한 비교적 간단 방법이고, 실무 구조설계를 반영하는데 가능하다.