• Structural Engineering and Mechanics
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• 제51권5호
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• pp.773-792
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• 2014

In this paper, we study the inverse mode shape problem for an Euler-Bernoulli beam, using an analytical approach. The mass and stiffness variations are determined for a beam, having various boundary conditions, which has a prescribed polynomial second mode shape with an internal node. It is found that physically feasible rectangular cross-section beams which satisfy the inverse problem exist for a variety of boundary conditions. The effect of the location of the internal node on the mass and stiffness variations and on the deflection of the beam is studied. The derived functions are used to verify the p-version finite element code, for the cantilever boundary condition. The paper also presents the bounds on the location of the internal node, for a valid mass and stiffness variation, for any given boundary condition. The derived property variations, corresponding to a given mode shape and boundary condition, also provides a simple closed-form solution for a class of non-uniform Euler-Bernoulli beams. These closed-form solutions can also be used to check optimization algorithms proposed for modal tailoring.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권5호
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• pp.641-648
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• 2013

보 구조물들은 보다 우수한 성능을 위하여 다양한 형태의 보강재 또는 단면 형상을 가지게 된다. 강성재단을 설계에 적용하기 위해서는 강성재단에 의해서 발생하는 연계 거동을 정확하게 예측하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 문헌에서 보고된 복합재료 보의 특이한 연계거동(면외 굽힘-전단 연계)을 실험적으로 확인하기 위하여, 등가의 동적 연계거동을 나타내는 강성재단 된 등방성 박스보를 제작하였다. 제작된 시편의 주파수 및 모드 형상 등의 동적 특성을 3 차원 유한요소해석과 비교 검토하여, 문헌에 보고된 특이한 전단 연계 거동이 발생함을 확인하였다. 이러한 거동은 보강재의 적절한 배치를 통해 원하는 방향으로 강성재단 될 수 있고, 얻어진 연계 거동은 다양한 분야에 응용될 수 있다.