• 제목/요약/키워드: Thin-walled beams

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박벽 C형 복합재료 보의 휨-비틀림 진동 해석 (Flexural-torsional Vibration Analysis of Thin-walled C-Section Composite Beams)

  • 김영빈;이재홍
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제14권1호
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    • pp.31-40
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    • 2002
  • 적층된 박벽 복합재료 보의 자유 진동에 관한 연구를 수행하였다. 박벽 C형강 복합재료의 동적 거동에 적용 가능한 일반적인 해석 모델을 개발하였다. 이 모델은 classical lamination theory를 기초로 두고 있으며, 임의의 적층 상태의 구성 즉, 대칭뿐만 아니라 비대칭의 적층 상태, 그리고 다양한 경계조건에 따른 휨과 비틀림 형상의 연계(coupling)을 설명하였다. 변위를 기반으로 한 일차원 유한 요소 모델은 박벽 복합재료 보의 고유 진동수와 그에 대응하는 진동 모드를 예측하기 위해 개발되었다. 운동방정식은 Hamiton의 원리로부터 유도되었으며, 수치적인 결과는 박벽 복합재 보에서 복합재료의 진동수와 모드 형상에 대해 적층각, 계수비, 그리고 경계조건의 영향을 얻을 수 있었다.

Warping 조건하에서 박판 폐단면 보의 동적 모드 해석 (Dynamic Mode Analysis of Thin Walled Closed Section Beams under Warping Conditions)

  • 유환신;천동준
    • 한국항행학회논문지
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    • 제16권2호
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    • pp.367-374
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    • 2012
  • 박판 폐단면을 갖는 프레임과 같은 보가 warping 조건하에서 동적 거동 특성이 어떠한가를 시뮬레이션과 시험을 통하여 제시하였다. 비틀림 모멘트를 받는 보는 단면은 비틀림 뿐만 아니라 warping에 의해서 변형을 일으키게 된다. 어떤 박판 단면을 갖는 보에서는 warping이 매우 커서 축방향과 전단방향 응력을 발생하고 보의 비틀림에 저항이 크게 된다. 이 논문에서는 유한요소에서 warping restraint factor가 보의 변형 거동과 동적 모드에 미치는 영향을 살펴본다. 유한 보 요소와 박판 요소 모델을 사용하여 정적변형과 고유주파수 및 모드해석을 시뮬레이션하며 이 결과를 시험 결과와 비교한다.

전단변형을 받는 비대칭 박벽 보-기둥 요소의 엄밀한 동적강도행렬 (Exact Dynamic Element Stiffness Matrices of Shear Deformable Nonsymmetric Thin-walled Beam-Columns)

  • 윤희택;박영곤;김용기
    • 한국철도학회:학술대회논문집
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    • 한국철도학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.536-543
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    • 2005
  • Derivation procedures of exact dynamic stiffness matrices of thin-walled curved beams subjected to axial forces are rigorously presented for the spatial free vibration analysis. An exact dynamic stiffness matrix is established from governing equations for a uniform curved beam element with nonsymmetric thin-walled cross section. Firstly this numerical technique is accomplished via a generalized linear eigenvalue problem by introducing 14 displacement parameters and a system of linear algebraic equations with complex matrices. Thus, displacement functions of dispalcement parameters are exactly derived and finally exact stiffness matrices are determined using element force-displacement relationships. The natural frequencies of the nonsymmetric thin-walled curved beam are evaluated and compared with analytical solutions or results by ABAQUS's shell elements in order to demonstrate the validity of this study.

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끝단 질량을 가진 복합재료 박판 보의 퍼지기법과 압전 감지기/작동기를 이용한 진동제어 (Vibration Control of Composite Thin-Walled Beams with a Tip Mass Via Fuzzy Algorithm and Piezoelectric Sensor and Actuator)

  • 이윤규;강호식;송오섭
    • Composites Research
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    • 제17권5호
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    • pp.7-14
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    • 2004
  • 본 연구에서는 끝단에 질량이 부착된 복합재료 박판 보의 동특성을 제어하기 위하여 퍼지 알고리즘을 이용한 적응 제어 기법에 대하여 고찰하였다. 적응제어기법을 구현하기 위해 감지기와 작동기의 역할을 할 수 있는 압전재료를 구조물의 중립면상에 삽입하였다. 끝단 질량이 변하는 경우, 비례제어 및 속도제어와 비교해 볼 때, 퍼지 알고리즘을 이용한 제어 기법이 복합재료 박판 보의 동적응답제어에 우수한 성능을 보였다.

끝단 질량을 가진 복합재료 얇은 벽보의 퍼지이론과 압전 감지기/작동기를 이용한 진동제어 (Vibration Control of Composite Thin-Walled Beams with a Tip Mass Via Fuzzy logic and Piezoelectric Sensors and Actuator)

  • 이윤규;송오섭;민준식;강호식;정남희
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2003년도 추계학술대회논문집
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    • pp.950-957
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    • 2003
  • This paper deals with adaptive fuzzy logic controller design to achieve proper dynamic response of a composite thin-walled beam with a tip mass. In order to check the effectiveness of this controller, three different types of control logic are selected and applied. The adaptive control capabilities provided by a system of piezoactuators bonded or embedded into the structure are also implemented in the system. Results show that the fuzzy logic controller is more effective than the proportional or velocity feedback controller for the vibration control of composit thin-walled beam with a tip mass.

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곡률이 변하는 박벽 곡선보의 3차원 자유진동 및 좌굴해석 (Spatial Free Vibration and Stability Analysis of Thin-Walled Curved Beams with Variable Curvatures)

  • 서광진;민병철;김문영
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제13권3호
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    • pp.321-328
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    • 2000
  • 본 연구는 유한한 회전의 2차항을 고려한 변위장에 기초하여 변곡률을 가지는 비대칭 박벽곡선보의 해석이론을 제시한다. Vlasov의 가정에 의한 연속체의 선형화된 가상일의 원리로부터 총 포텐셜 에너지를 유도하고, 모든 변위 파라미터와 ? 함수는 도심에서 정의된다. 절점당 8개의 자유도를 가지는 박벽곡선보 요소의 개발 과정에서 3차 Hermitian 다항식이 형상함수로 이용된다. 본 연구의 타당성과 정확도를 입증하기 위하여, 일축대칭 단면을 갖는 포물선과 타원형상의 곡선보를 선택하여 3차원 자유진동해석과 안정성 해석을 수행한다. 그리고 이 결과를 ABAQUS의 쉘 요소에 의한 것과 비교한다.

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구조연성을 고려한 복합재료 상자형 보의 강성계수 예측에 관한 연구 (A Study on the Calculation of Stiffness Properties for Composite Box-Beams with Elastic Couplings)

  • 정성남;동경민
    • 한국복합재료학회:학술대회논문집
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    • 한국복합재료학회 2001년도 춘계학술발표대회 논문집
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    • pp.147-150
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    • 2001
  • In the present work, a linear static analysis is presented for thin-walled prismatic box-beams made of generally anisotropic materials. A mixed beam theory has been used to model and carry out the analysis. Three different constitutive relations are assessed into the beam formulation. Simple layup cases having symmetric or anti-symmetric configuration have been chosen and tested to clearly show the effects of elastic couplings of the beam. Both 2D and 3D finite element structural analysis using the MSC/NASTRAN has been performed to validate the current analytical results. Results show that appropriate assumptions for the constitutive equations are important and prerequisite for the accurate prediction of beam stiffness constants and also for the beam behavior.

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복합재료 H-형 단면 보의 동적응답 해석 (Dynamic Response Analysis of Composite H-type Cross-section Beams)

  • 김성균;송오섭
    • 한국소음진동공학회논문집
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    • 제20권6호
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    • pp.583-592
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    • 2010
  • Equations of motion of thin-walled composite H-type cross-section beams exposed to concentrated harmonic and non-harmonic time-dependent external excitations, incorporating a number of nonclassical effects of transverse shear, primary and secondary warping, and anisotropy of constituent materials are derived. The forced vibration response characteristics of a composite H-type cross-section beam exhibiting the circumferentially asymmetric stiffness(CAS) configuration are exploited in connection with the structural bending-torsion coupling resulting from directional properties of fiber reinforced composite materials.

Thin-walled composite steel-concrete beams subjected to skew bending and torsion

  • Giussani, Francesca;Mola, Franco
    • Steel and Composite Structures
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    • 제9권3호
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    • pp.275-301
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    • 2009
  • The long-term behaviour of simply supported composite steel-concrete beams with deformable connectors subjected to skew bending and torsion is presented. The problem is dealt with by recurring to the displacement method, assuming the bending and torsional curvatures and the longitudinal deformations of each sectional part as unknowns and obtaining a system of differential and integro-differential equations. Some solving methods are presented, in order to obtain exact and approximate solutions and evaluate the precision of the approximate ones. A case study is then presented. For the sake of clearness, the responses of the composite beam under loads applied in different directions are studied separately, in order to correctly evaluate the effects of each load condition.

전단변형을 고려한 적층복합 I형 박벽보의 좌굴해석 (Buckling Analysis of Thin-Walled Laminated Composite I-Beams Including Shear Deformation)

  • 백성용;이승식;박용명
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제18권5호
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    • pp.575-584
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    • 2006
  • 본 연구에서는 압축력을 받는 적층복합 I형 박벽보의 좌굴해석을 위한 전단변형을 고려한 유한요소 모델을 제안한다. 직교좌표계에 근거로 변위장은 1차 전단변형을 고려한 보 이론을 사용하여 정의된다. 유도된 요소는 휨 전단변형과 ? 비틂에 의한 영향을 고려한다. 지배방정식을 풀기 위하여 본 유한요소에서는 2절점, 3절점, 4절점의 세 가지 보요소를 제안하였다. 선형 좌굴문제를 풀기 위하여 이동기법을 의한 역방향 반복법을 사용하였다. 적층복합 I형 박벽보의 좌굴거동에 전단 유연성과 파이버 방향성의 중요도를 조사하기 위하여 매개변수 해석을 수행하였다. 본 연구의 전단변형을 고려한 모델은 다른 연구자의 수치해석 결과와 유한요소해에 잘 일치하는 것을 확인하였다.