• Structural Engineering and Mechanics
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• 제90권2호
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• pp.117-125
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• 2024

This article presents the behaviour and design of cold-formed steel (CFS) web-stiffened lipped channel beams that primarily fail owing to the buckling interaction of distortional and global buckling modes. The incorporation of an intermediate stiffener in the web of the lipped channel improved the buckling performance leads to distortional buckling at intermediate length beams. The prediction of the strength of members that fail in individual buckling modes can be easily determined using the current DSM equations. However, it is difficult to estimate the strength of members undergoing buckling interactions. Special attention is required to predict the strength of the members undergoing strong buckling interactions. In the present study, the geometric dimensions of the web stiffened lipped channel beam sections were chosen such that they have almost equal distortional and global buckling stresses to have strong interactions. A validated numerical model was used to perform a parametric study and obtain design strength data for CFS web-stiffened lipped channel beams. Based on the obtained numerical data, an assessment of the current DSM equations and the equations proposed in the literature (for lipped channel CFS sections) is performed. Suitable modifications were also proposed in this work, which resulted in a higher level of design accuracy to predict the flexural strength of CFS web stiffened lipped channel beams undergoing distortional and global mode interaction. Furthermore, reliability analysis was performed to confirm the reliability of the proposed modification.

• Steel and Composite Structures
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• 제23권6호
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• pp.647-656
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• 2017

This paper presents an experimental study on the behaviour of steel beams with different types of web openings. Steel beams with web openings became progressively more accepted as a well-organized structural form in steel construction since their existence. Their complicated design and profiling method provides better flexibility in beam proportioning for strength, depth, size and location of holes. The objective of this study is to carry out the experiments on steel beams with different types of web openings and performed non-linear finite element (FE) analysis of the beams that were considered in the experimental study in order to determine their ultimate load capacity and failure modes for comparison. Ten full scale models of steel beam with web openings have been tested in the experimental investigation. The finite element method has been used to predict their entire response to increasing values of external loading until they lose their load carrying capacity. FE model of each specimen that is utilized in the experimental studies is carried out. These models are used to simulate the experimental work to verify test results and to investigate the nonlinear behaviour of failure modes such as local buckling, lateral torsional buckling, web-post buckling, shear buckling and Vierendeel bending of beams.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1996년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.195-201
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• 1996

This paper is mainly forcused on the application of modal analysis In analyze the geometrically non-linear buckling behaviors of large span spatial structures, and the evaluation of each eigen mode affected post-buckling behaviors and buckling loads. Modal analysis is applied . to derivation of the system matrices transforming actual displacement space into generalized coordinates space represented by coefficients multiplied in the linear combination of eigen modes which are independent and orthogonal each other. By using modal analysis method, it will be expected to save the calculating time by computer extremely. For example, we can obtain the satisfactorily good results by using about 7% of total eigen modes only in case of single layer latticed dome. And we can decrease the possibility of divergence on the bifurcation point in the calculation of post-buckling path. Arc-length method and Newton-Raphson iteration method are used to calculate the nonlinear equilibrium path.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제59권6호
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• pp.1055-1070
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• 2016

The aim of this experimental study is to investigate the free vibration and buckling behaviors of hybrid composite beams having different span lengths and orientation angles subjected to different impact energy levels. The impact energies are applied in range from 10 J to 30 J. Free vibration and buckling behaviors of intact and impacted hybrid composite beams are compared with each other for different span lengths, orientation angles and impact levels. In free vibration analysis, the first three modes of hybrid beams are considered and natural frequencies are normalized. It is seen that first and second modes are mostly affected with increasing impact energy level. Also, the fundamental natural frequency is mostly affected with the usage of mold that have 40 mm span length (SP40). Moreover, as the impact energy increases, the normalized critical buckling loads decrease gradually for $0^{\circ}$ and $30^{\circ}$ oriented hybrid beams but they fluctuate for the other beams.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권2호통권45호
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• pp.221-230
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• 2000

자유단이 있는 비등방성 판의 안정성을 검토할 때, 기존의 해석적인 방법으로는 다양한 하중 조건 및 경계조건에 대해 좌굴하중 및 좌굴모드를 구할 수 없다. 이러한 단점을 해결하기 위해 수치해석 기법인 유한차분법을 사용하였다. 유한차분법을 적용할 때, 자유경계의 가상점 처리가 가장 난해하게 되므로 1변이 자유이고 3변이 고정인 경우와 마주보는 2변이 자유이고 다른 2변이 고정인 경우를 해석 모델로 삼아 좌굴해석을 수행하였다. 본 논문에서는 자유경계를 갖는 비등방성 판의 해석 기법으로 유한차분법을 제시하였으며, 다양한 수치해석을 통하여 자유경계의 좌굴하중 및 모드 특성을 규명하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1A호
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• pp.79-87
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• 2008

본 논문은 고정지점을 갖는 낮은 아치의 면내 안정성에 관하여 연구를 수행하였다. 연구에 사용된 아치의 형상은 포물선 형태이며, 하중은 등분포 하중이다. 일반 아치의 비선형 지배 미분 방정식을 이용하여 고정지점을 갖는 낮은 아치의 증분 형태 하중-변위 관계와 좌굴 하중을 유도하였다. 연구 결과, 아치의 좌굴형상(대칭 혹은 비대칭 좌굴)은 아치의 라이즈비와 세장비의 함수로 이루어진 무차원 라이즈 H 와 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다. 이 밖에 본 연구에서는 고정지점을 갖는 낮은 아치의 좌굴 형상을 구분하는 경계와 좌굴하중을 제안하였다. 이러한 제안식은 일련의 유한요소해석 결과들과 비교하였으며, 본 연구의 제안식은 고정지점을 갖는 낮은 아치의 좌굴 하중을 적절히 예측할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제10권3호통권36호
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• pp.451-461
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• 1998

1차전단변형 판이론에 의한 비등방성 복합적층판의 임계좌굴하중 및 좌굴모드는 기존의 해석적인 방법으로는 다양한 조건에 대하여 해를 제공할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 따라서 근사해법인 수치해석을 이용하게 되는데, 이러한 수치해석기법으로 기존 상용프로그램에서는 유한요소법이 널리 사용되었다. 그러나 least upper bound 특성을 가지고 있는 유한요소법을 이용한 적층판의 좌굴해는 구조적인 안정성을 보장하지 못하는 경우도 있다. 따라서 본 논문에서는 유한차분법에 의한 좌굴해석을 수행하여 유한요소법과 상호 비교함으로서 각 경우에 관한 두 가지 수치해석기법의 장단점을 규명하고 효과적으로 적용할 수 있는 기법을 제시하는 것을 목적으로 하였다. 수치해석 결과, 유한차분법에 의한 좌굴하중 및 좌굴모드는 신소재를 사용하는 적층 구조물의 실용화에 앞서 다양한 기준을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권12호
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• pp.92-100
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• 2005

압축하중 하에서 스킨-스트링거 조립체인 패널은 다양한 유형의 불안정이 발생할 수 있다. 불안정의 유형은 패널 또는 스트링거의 좌굴, 굴곡, 비틀림, 주름, 굴곡/비틀림 조합 유형 등으로 나타난다. 이것들에 대한 연구는 오래 전부터 이루어져 왔으나 이론 또는 경험식의 복잡성으로 인해 실제 현장에서 활용하기에는 어려운 문제를 가지고 있다. 따라서 선진 항공업체의 경우, 복잡한 수식과 방법등을 사용하기 편리하도록 해석 프로그램을 개발하여 사용하고 있으나 현재 국내의 경우는 그러하지 못한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 압축하중을 받는 스킨-스트링거 조립체에 대한 불안정 유형 및 예비계수 (Reserve factor)의 크기를 산출할 수 있는 해석 프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램은 에어버스사의 관련 프로그램인 APA114의 이론 설명서에 기초하였다. 프로그램 검증을 위하여 A320 패널과 A380패널에 대한 해석을 수행하여 APA114의 결과와 비교하였다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제10권6호
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• pp.711-729
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• 2018

This paper reports on the experimental investigations on the failure modes of ring-stiffened cylinder models subjected to external hydrostatic pressure. Nine models were welded from general structural steel. The shells were initially formed by cold-rolling, and flat-bar ring frames were welded to the shell. The hydrostatic pressure tests were conducted by using water as the medium in pressure chambers. The details of the preparation and main test were briefly explained. The investigation identified the consequence of the structural failure modes, including: shell yielding, local shell buckling between ring stiffeners, overall buckling of the shell together with the stiffeners, and interactive buckling mode combining local and overall buckling. In addition, the ultimate strengths were predicted by using existing design codes. Non-linear numerical computations were also conducted by employing the actual imperfection coordinates. Finally, accuracy and reliability of the predictions of design formulae and numerical were substantiated with the test results.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제24권2호
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• pp.269-273
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• 2006