For the development of the practical methods of structrual analysis of typical VLFS. Orthortropic plate theory and a grillage beam theory and modeling techniques are studied and relevant numerical analysis are carried out. For the design of pontoon type VLFS, an efficient and reliable structural analysis techniques must be established, and as corresponding methods, two approaches mentioned above were studied in view point of their applicability and efficience. For that purpose, structural idealization is performed to make overall structural analysis first, and the structural behaviors of the model in the airplane landing simulation are evaluated. Through this study it is found that the structural idealization using orthotropic plate and grillage modeling are porved to be adequate and the numerical analysis results for real VLFS yields acceptable deformations in the corresponding simulations.
There has been considerable interest over the last twenty years in the subject of the elastic properties of the cord-rubber laminate. This has been due to the rather intensive study of the composites materials characteristics brought about by the increased use of rigid composites materials characteristics brought about by the increased use of rigid composites in many structural applications. The object of this study is to obtain the natural frequencies and modes of the simply supported cord-rubber laminate plates prior to the study on the analysis of the dynamic properties of the pneumatic tire. To obtain these natural frequencies and modes, the 12 degrees of freedom orthotropic rectangular plate finite elements are developed. By using classical lamination theory, the stress-strain relations are represented. The governing equation for the finite element is derived by energy method. To find the natural frequencies and modes, he eigenvalues and corresponding eigenvectors are computed by the well known Jacobi power method. In order to verify the capability of this present finite element, the results of the specially orthotropic plate and the angle-ply laminate plate are compared with the analytical solution. The analytical and numberical results are in good agreement. The following problems of the simply supported plate are analyzed by the present finite element. a) the natural frequencies and mode shapes of the cord-rubber laminate plate for various aspect ratio. b) The natural frequencies and mode shapes of the orthotropic plate with the rectangular hole in its center.
본 논문에서는 적층구조 해석을 위해 부분 선형 층별이론에 의해 정식화된 저매개변수 유한요소 모델을 제안한다. 얇은 직교이방성 문제뿐만 아니라, 두꺼운 식교이방성 적층판 해석을 위해 제안된 모델은 2차원 세분화 기법에 기초를 두고 있다. 즉, 이 모델은 두께방향으로의 면내거동에 대해서는 선형변화로 가정하는 층별분리 이론이 적용되고, 두께방향으로의 면외거동에 대해서는 상수로 가정하는 등가단층이론이 사용된다. 변위장을 정의하기 위해 적분형 르장드르 다항식이 사용된다. 또한 가우스-로바토 적분법을 사용하여, 적층평판의 종래의 가우스적분점이 아닌 절점의 위치에 발생하는 최대응력값을 별도의 외삽법을 사용하지 않고 바로 산출하였다. 제안된 모델의 정당성과 특성은 직교이방성 다층적층판 문제를 사용하여 검증되었으며, 그 결과는 출판된 참고문헌의 값들과 비교되었다. 이 연구에서는 최적의 유한요소 적층모델을 결정하기 위해 응력과 최대처짐을 사용한 수렴성조사가 수행되었다. 또한, 적층 수의 증가에 따른 두께방향으로의 변위와 응력분포의 변화가 조사되었다.
This paper investigates asimply supported orthotropic rectangular laminate with viscous interfaces subjected to bending. Additional mathematical difficulty is involved due to the presence of viscous interfaces because the behavior of the laminate depends on time. A step-by-step state-space approach is suggested, which is directly based on the threedimensional theory of elasticity. In particular, Taylor's expansion theorem is employed to model the variations of field variables with time. The proposed method is suitable for analyzing laminated plate of arbitrary thickness. Numerical calculations are performed and it is shown that the viscous interfaces have a significant fluence on the response.
콘크리트 거푸집용 합판을 직교이방성재료로 구성된 적층판으로 간주하고 네 변이 단순지지된 판의 중앙에 집중하중이 작용할 경우에 대해 적층판이론을 적용하여 휨거동 해석을 수행하였다. 또한, 판의 휨실험을 통해서 얻은 값을 이론에 의해 추정한 값과 비교, 분석하였다. 비교 분석결과, 처짐이 판 두께의 약 1/4 이하에서는 실험값과 이론값이 잘 일치함을 보였고 그 이상에서는 실험에 의한 처짐이 작게 나타났다. 합판을 등방성판으로 간주하여 근사적으로 휨해석을 할 경우 섬유방향의 탄성계수(E11)와 접선방향의 탄성계수(E22)의 기하평균값을 판의 탄성계수로 간주하고 해석하는 것이 실제 휨실험값과 잘 일치함을 알 수 있었다.
이 논문에서는 선관통형 균열을 포함하는 정사각형 평판과 선관통형 균열이 연속체 손상이론을 이용에서 구한 유효 직교 이방성 탄성 물성치의 등가 연속체 모델로 대체된 평판의 모드형상과 고유진동수를 비교하여 SEEP에 기반하여 Lee 등이 [5] 제안한 연속체 손상이론을 검증하였다.
본 논문에서는 단순지지된 철근콘크리트 슬래브 교량을 특별직교이방성 복합적층판 이론으로 해석하였다. 이 방법은 실무에 있는 엔지니어들에게는 너무나 어려운 방법이다. 본 논문에서는 교량 상판을 이미 저자에 의해 발표된 단위 폭을 가진 보 이론을 사용하여 해석하였다. 판에 대한 정확한 해로부터 얻은 수정계수를 사용하면 보 이론으로도 쉽게 얻을 수 있다. 본 연구의 결과로 머지않은 장래에 학부정도의 수준인 엔지니어들에게도 철근콘크리트 슬래브 교량을 복합적층판 이론으로 해석할 수 있으리라 기대된다.
포스트텐션된 슬래브 교량은 특별직교이방성 복합적층판 이론으로 해석할 수 있다. 슬래브 교량의 해석에 있어 단면의 기하학적, 물리적 특성이 중립축을 중심으로 휨-연계 강성 $B_{ij}=0$ 이고, $D_{16}=D_{26}=0$ 임을 고려해야 한다. 각각의 횡방향철근과 수직방향철근은 하나의 lamina로 간주하고, 재료상수는 각각의 lamina의 혼합법칙에 의해서 계산되어진다. 단순지지된 슬래브 교량은 등분포하중과 축하중을 받고 있다. 본 논문에서는 유한차분법과 보 이론에 의해서 해석하였다. 그 결과 보 이론에 의한 해석 값이 판 이론에 의한 해석 값에 근접함을 알 수 있었다. 본 논문에서 얻은 연구 결과를 이용하여 가까운 장래에 학부정도의 실력을 가진 기술자가 포스트텐션된 슬래브 교량의 해석에 있어서 유용하게 사용 할 수 있다.
This paper deals with reliability analysis of specially orthotropic plates subjected to transverse lateral pressure loads by using Monte Carlo simulation method. The plates are simply supported around their all edges and have a low short span to plate depth ratio with rectangular plate shapes. Various levels of reliability analyses of the plates are performed within the context of First-Ply-Failure(FPF) analysis such as ply-/laminate-level reliability analyse, failure tree analysis and sensitivity analysis of basic design variables to estimated plate reliabilities. In performing all these levels of reliability analyses, the followings are considered within the Monte Carlo simulation method: (1) input parameters to the strengths of the plates such as applied transverse lateral pressure loads, elastic moduli, geometric including plate thickness and ultimate strength values of the plates are treated as basic design variables following a normal probability distribution; (2) the mechanical responses of the plates are calculated by using simplified higher-order shear deformation theory which can predict the mechanical responses of thick laminated plates accurately; and (3) the limit state equations are derived from polynomial failure criteria for composite materials such as maximum stress, maximum strain, Tsai-Hill, Tsai-Wu and Hoffman.
A prestressed concrete slab bridge is analyzed by the specially orthotropic laminates theory. Both the geometry and the material of the cross section of the slab are considered symmetrical with respect to the mid-surface so that the bending extension coupling stiffness, $B_{ij}=0$, and $D_{16}=D_{26}=0$. Each longitudinal and transverse steel layer is regarded as a lamina, and material constants of each lamina is calculated by the use of rule of mixture. This bridge with simple support is under uniformly distributed vertical and axial loads. In this paper, the finite difference method and the beam theory are used for analysis. The result of beam analysis is modified to obtain the solution of the plate analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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