• 제목/요약/키워드: The plastic hinge theory

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Inclined yield lines in flange outstands

  • Bambach, M.R.
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제29권6호
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    • pp.623-642
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    • 2008
  • While spatial plastic mechanism analysis has been widely and successfully applied to thinwalled steel structures to analyse the post-failure behaviour of sections and connections, there remains some contention in the literature as to the basic capacity of an inclined yield line. The simple inclined hinge commonly forms as part of the more complex spatial mechanism, which may involve a number of hinges perpendicular or inclined to the direction of thrust. In this paper some of the existing theories are compared with single inclined yield lines that form in flange outstands, by comparing the theories with plate tests of plates simply supported on three sides with the remaining (longitudinal) edge free. The existing mechanism theories do not account for different in-plane displacement gradients of the loaded edge, nor the slenderness of the plates, and produce conservative results. A modified theory is presented whereby uniform and non-uniform in-plane displacements of the loaded edge of the flange, and the slenderness of the flange, are accounted for. The modified theory is shown to compare well with the plate test data, and its application to flanges that are components of sections in compression and/or bending is presented.

선체 횡구조물의 단순화된 최종 강도 해석 (Simplified Collapse Analysis of Ship Transverse Structures)

  • 양박달치
    • 대한조선학회지
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    • 제26권4호
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    • pp.57-66
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    • 1989
  • 본 논문에서는 선체구조의 최종강도 해석에 적용을 위하여 3차원 프레임의 대변형 탄소성 정적해석에 대한 것을 다루었다, 보의 해석에 관한 방법의 유도과정에 전단변형의 효과를 포함하고, 선체 횡구조의 강력늑골을 프레임 구조로 이상화 하기 위하여 박판거어더를 최종강도 거동에 대한 연구를 수행하였다, 그리고 본 논문에서 제시된 해석방법을 참고 문헌에서 언급된 선체구조모델에 대해 적용하여 만족스러운 결과를 얻었다.

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개선된 소성힌지이론을 이용한 공간 뼈대구조물의 탄-소성 후좌굴 해석 (Elasto-plastic Post-buckling Analysis of Spatial Framed Structures using Improved Plastic Hinge Theory)

  • 김성보;지태석;정경환
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제18권6호
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    • pp.687-696
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    • 2006
  • 본 논문에서는 공간 뼈대구조의 탄-소성 후좌굴 강도를 파악하기 위한 효율적인 수치해석 기법을 개발하고, 매개변수해석을 통하여 보-기둥 및 뼈대구조물의 비탄성 후좌굴 거동을 분석하였다. 외력의 증가에 따라 점진적인 강도감소효과를 효율적으로 고려하는 개선된 소성힌지 해석법을 적용하여 문헌에서 제시된 다양한 잔류응력 분포 형태에 따른 뼈대구조물의 탄-소성 해석을 수행하였다. 요소의 소성화 진행정도를 나타내는 파라미터들을 도입하고 등가단면력 및 요소분할에 따른 매개변수해석을 수행하여 그 결과를 문헌에서 제시된 소성영역해석, 쉘요소를 이용한 정밀해석 그리고 실험결과와 비교하여 뼈대구조물 극한강도를 평가하였다.

재료 및 기하학적 비선형을 고려한 브레이싱된 강뼈대구조물의 최적설계 (The Discrete Optimum Design of Steel Frame Considering Material and Geometrical Nonlinearties)

  • 장준호;박문호;이해경;박순응
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제12권3호통권46호
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    • pp.317-328
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    • 2000
  • 본 연구의 목적은 재료 및 기하학적 비선형을 고려한 고등해석을 이용한 브레이싱된 강뼈대구조물의 최적설계 알고리즘을 개발하는데 있다. 구조물의 해석과정에서 비선형효과를 모두 고려함으로써 기둥의 유효길이 연산이 필요없는 최적설계 알고리즘을 제시하였으며, 전체 구조시스템 및 개별부재의 정보를 이용하여 최적화 하는 2 파라미터형 다단계 최적화 기법을 개발하였다. 해석기법은 단면소성힌지(zero-length plastic hinge) 개념을 이용한 개선된 소성힌지해석법을 수행하였으며, AISC-LRFD '94 규준을 이용하여 최적화 문제를 형성하였다. 본 알고리즘을 브레이싱된 강뼈대구조물에 적용하여 본 연구의 타당성, 효율성, 경제성을 비교검토 하였다.

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유한요소법에 의한 사각형 튜브의 충돌에너지 흡수거동 II (The energy absorption behavior of square tube by F.E.M)

  • 강대민;윤명균;황종관
    • 한국해양공학회:학술대회논문집
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    • 한국해양공학회 2000년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.181-188
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    • 2000
  • This paper describes the energy absorption of a square tube under axi compression by using the finite element method. The overall deformations and lo buckling modes of tube was discussed by "plastic hinge concep Force-displacement function was plotted to show various state that depended or time. Also, mean crush load was expressed as a type of section geometry a material property using dimensional analysis. To verify the energy absorption and the effects of dimensions, The standards Wt used as related density and specific energy, mean crushing load and the resL were discussed by the relation between crush load and deformation, the relati between related density and specific energy, the relation between crush load a mean crush load, the relation between mean crush load and specific energy.ergy.

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기둥-보 연결 강구조물의 소성회전각에 의한 피로곡선 연구 (A Study on the Fatigue Line with Plastic Rotaional Angle for Steel Structure of the Beam-to-Column Joints)

  • 공병승
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제10권2호통권35호
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    • pp.221-232
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    • 1998
  • 본 연구에서는 지진 등과 같이 소성변형의 범위가 큰 Low-Cycle-Fatigue 범주에서 구조물의 응력변동을 중심으로 사용되는 기존의 피로곡선인 S-N선도 보다 실질적으로 간단하게 측정하여 분석할 수 있는 소성회전각에 의한 피로곡선을 제시하였다. 이는 소성힌지가 생성되는 곳의 소성변형율과 구조물의 소성회전각이 서로 정비례를 이루는 상관관계임을 입증하여, 실험을 통하여 밝혀진 소성변형율의 피로곡선의 기울기와 소성회전각의 기울기가 서로 같은 값을 가짐을 보여 주었다. 이론은 Manson과 Coffin의 변형을 피로곡선을 도입하였고, 실험은 ECCS 주관하에 실시하였으며, 수치해석을 통하여 소성힌지 부위의 위치와 정확한 소성변형율을 산정할 수 있었다.

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Plastic collapse of tapered, tip-loaded cantilevered beams

  • Wilson, James F.;El-Esnawy, Nayer A.
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제9권6호
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    • pp.569-588
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    • 2000
  • The plastic collapse loads and their locations are predicted for a class of tapered, initially curved, and transversely corrugated cantilevered beams subjected to static tip loading. Results of both closed form and finite element solutions for several rigid perfectly plastic and elastic perfectly plastic beam models are evaluated. The governing equations are cast in nondimensional form for efficient studies of collapse load as it varies with beam geometry and the angle of the tip load. Static experiments for laboratory-scale configurations whose taper flared toward the tip, complemented the theory in that collapse occurred at points about 40% of the beams length from the fixed end. Experiments for low speed impact loading of these configurations showed that collapse occurred further from the fixed end, between the 61% and 71% points. The results may be applied to the design of safer highway guardrail terminal systems that collapse by design under vehicle impact.

Timoshenko보 요소를 이용한 평면 뼈대구조의 탄-소성 해석 (Elasto-Plastic Analysis of Plane Frame Structures using Timoshenko Beam Element)

  • 정동영;이정석;신영식
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산구조공학회 2001년도 가을 학술발표회 논문집
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    • pp.327-334
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    • 2001
  • This paper presents a non-linear analysis procedure for plane frame structures by finite element formulation with assumptions of Timoshenko beam theory. Finite element displacement method based on Lagrangian formulation is used and two-noded and isoparametric line element is adopted to represent finite element model. The layered approach is used for the elasto-plastic analysis of the plane frame structures with rectangular and I cross sections. A load incremental method combined with the tangent stiffness and the initial stiffness methods for each load increment is used for the solution of non-linear equations. Numerical examples are presented to investigate the behavior and the accuracy of the elasto-plastic non-linear application and the results of this study are compared with other solutions using the concept of plastic hinge.

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파랑 및 지진하중을 받는 스틸자켓의 동적해석 I : 선형 및 비선형 유한요소 정식화 (Dynamic Analysis of Steel Jackets under Wave and Earthquake Loadings I : Linear and Non-linear F. E. Formulation)

  • 김문영;백인열;고진석
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제5권5호
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    • pp.1-11
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    • 2001
  • 파랑하중 및 지진하중을 받는 스틸자켓 해양구조물의 기하학적 비선형성을 고려한 정적 및 동적해석을 위한 주처리 및 전/후처리 프로그램을 개발하고 이를 이용한 해석결과를 제시한다. 본 논문에서는 스틸자켓을 기하학적 비선형성을 고려한 공간뼈대구조로 모델링하여, 유체 동하중은 선형파이론과 Stokes 5차이론에 의하여 구해진 파의 속도와 가속도를 이용하여 Morison 방정식에 근거한 파력을 계산한다. JONSWAP 스펙트럼을 이용하여 특정 유효파공의 크기에 따라 불규칙파를 생성하며, 지진하중은 인공지진 가속도 프로그램(SIMQKE)을 이용하여 목표응답스펙트럼에 맞는 다양한 형태의 인공지진 가속도를 이용하여 동적해석법을 제시한다. 선형 동적 해석을 위하여 직접 적분법과 모드 중첩법을 사용하며, 비선형 동적해석시에는 직접 적분법을 적용한다. 또한, 스틸자켓의 극한거동을 추적하기 위하여 뼈대구조의 소성힌지 해석법을 적용한다. 연계논문 에서는 전/후처리 프로그램의 내용을 설명하고 해양환경하중을 받는 스틸자켓의 정적 및 동적해석 결과를 제시한다.

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다이캐스팅 보의 등가 기공결함을 고려한 강도평가 (Strength Estimation of Die Cast Beams Considering Equivalent Porous Defects)

  • 박문식
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제41권5호
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    • pp.337-343
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    • 2017
  • 각종 기공과 같은 결함을 허용하는 다이캐스팅 부품의 강도를 현장 수준에서 평가할 수 있는 이론적 방법을 제안한다. 결함을 갖는 부재의 탄성시험을 통해 강성도를 구하고 이를 결함이 없는 이론적 강성도와 비교함으로써 등가 기공률을 산출한다. 등가 기공률 식은 Eshelby의 함유이론으로부터 유도하였다. 산출된 등가 기공률은 Mori-Tanaka 법을 이용하여 기공결함을 포함하는 재료의 응력-변형률 선도를 그리기 위하여 사용된다. 본 연구에서는 Hollomon 변형경화 모델을 사용하였다. 이 응력-변형률 선도를 이용하면 균일분포의 기공결함을 갖는 다이캐스팅 부재의 강도를 평가할 수 있게 된다. 등가 기공률을 고려한 하나의 이론해로서 직사각형 단면의 다이캐스팅 보에 대한 삼점 굽힘의 탄소성 강도를 소성힌지의 방법으로 유도하였다.