• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.151-160
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• 2006

본 연구에서는 균일단면 뿐만 아니라 불균일 단면을 갖는 곡선보의 동적해석을 효과적으로 수행할 수 있는 새로운 2절점 곡선보 요소를 제안하였다. 전단변형률을 고려한 본 요소는 Hellinger-Reissner 변분이론에 바탕하여 유한요소정식화를 수행하였다. 또한, 변위장에 대해 무절점 자유도를 추가적으로 도입하여 요소의 수치적 성능을 크게 향상시켰다. 계산의 효율성을 위해, 요소정식화의 최종단계에서 정치조건으로부터 응력매개변수들을 제거하고, 동적축약을 통하여 무절점 자유도 성분들 또한 최종적인 유한요소방정식에서 제거되어 일반적인 변위기저 요소와 같은 자유도를 가지는 유한요소방정식을 얻을 수 있다. 몇 가지 수치예제들에 대한 해석을 통하여, 무절점 자유도와 변위장에 일치하는 적절한 응력매개변수가 혼합요소의 수치적 거동에 미치는 영향을 분석하였으며, 본 연구에서 제안된 2절점 혼합요소가 곡선보의 동적해석에서 매우 정확하고 효율적임을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제30권1호
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• pp.18-25
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• 2006

The purpose of this research work is to demonstrate a successful application of hybrid-mixed formulation and nodeless degrees of freedom in developing a very accurate in-plane curved beam element for free vibration analysis. To resolve the numerical difficulties due to the spurious constraints, the present element, based on the Hellinger-Reissner variational principle and considering the effect of shear deformation, employed consistent stress parameters corresponding to cubic displacement polynomials with additional nodeless degrees. The stress parameters were eliminated by the stationary condition, and the nodeless degrees were condensed by Guyan Reduction. Several numerical examples indicated that the property of the mass matrix as well as that of the stiffness matrix have a great effect on the numerical performance. The element with consistent mass matrix produced best results on convergence and accuracy in the numerical analysis of Eigenvalue problems. Also, the higher-order mixed curved beam element showed a superior numerical behavior for the free vibration analyses.

• 대한기계학회논문집A
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• 제27권4호
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• pp.559-566
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• 2003

In this study, we present a new highly accurate two-dimensional curved composite beam element. The present element, which is based on the Hellinger-Reissner variational principle and classical lamination theory, employs consistent stress parameters corresponding to cubic displacement polynomials with additional nodeless degrees to resolve the numerical difficulties due to the spurious constraints. The stress parameters are eliminated and the nodeless degrees are condensed out to obtain the (9x9) element stiffness matrix. It should be noted that the stacking sequences without transverse deformation to the load plane makes a two dimensional analysis of curved composite beams practically useful . Several numerical examples confirm the superior locking-free behavior of the present higher-order laminated curved beam element.