• Title, Summary, Keyword: 좌굴

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An Improved Stability Design of Plane Frames using System Buckling and Second-order Elastic Analysis (탄성좌굴 고유치 및 2차 탄성해석법을 이용한 평면강절프레임의 개선된 좌굴설계법)

  • Song, Ju-Young;Kyung, Yong-Soo;Kim, Nam-Il;Kim, Moon-Young
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.18 no.2
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    • pp.159-168
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    • 2005
  • An improved stability design method for beam-columns of plane frames is proposed based on system buckling analysis and second-order elastic analysis. For this, the tangent stiffness matrix of beam-column elements is first derived using stability functions and a procedure for evaluating effective buckling lengths is reviewed using elastic system buckling analysis. And then the second-order analysis procedure is presented considering $P-\Delta$ effects and is compared with the closed-form solution through numerical examples. Design examples showing the validity of the proposed method we presented and their numerical results are compared with those obtained from the conventional stability design methods. Finally some useful conclusions are drawn.

Influence of Lateral Ballast Resistance on the Buckling Fragility Curve of the Continuous Welded Rail Tracks (장대레일 궤도의 좌굴 취약도 곡선에 대한 도상횡저항력의 영향)

  • Bae, Hyun Ung;Choi, Jin Yu;Lee, Chin Ok;Lim, Nam Hyoung
    • 한국방재학회:학술대회논문집
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    • pp.185-185
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    • 2011
  • 기존 장대레일 궤도의 안정성 평가는 궤도 매개변수에 대하여 고정된 안전측의 값을 사용하는 결정론적인 해석에 의존해서 평가되어져 왔다. 그러나 실제현장의 궤도조건은 많은 영향인자들에 의해 그 특성이 불확실하게 변하고 있다. 따라서 온도하중에 의한 궤도 좌굴에 영향을 미치는 궤도 구성인자들의 불확실성 및 임의성을 보다 합리적으로 고려하기 위해서 확률론적 기법을 적용하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 기존 본 연구진에 의해 개발된 장대레일 궤도의 좌굴확률 평가시스템을 이용하여 좌굴 취약도 곡선을 나타내었으며, 궤도 좌굴에 영향을 미치는 주요변수 중 하나인 도상횡저항력에 대한 영향을 분석하였다. 좌굴확률 평가시스템에서는 장대레일 궤도의 좌굴확률을 산정하기 위하여 구조물의 안정과 파괴를 판단할 수 있는 기준을 한계상태방정식으로 표현하고, 이 한계상태방정식으로부터 확률론적 기법 중 하나인 AFOSM(Advanced First Order Second Moment) 방법을 이용하여 파괴확률의 간접적인 지표인 신뢰도지수(${\beta}$)를 통해 좌굴확률을 계산한다. 한계상태방정식에서 구조물의 강도(보유성능)에 해당하는 부분은 궤도의 허용좌굴온도이고, 하중(요구성능)에 해당하는 부분은 레일온도하중으로써 현재 레일온도와 중립온도의 차로 반영된다. 허용좌굴온도 산정에 고려되는 주요변수는 곡선반경(Radius), 도상횡저항력(Lateral Ballast Resista nce), 연직도상강성(Vertical Ballast Stiffness), 궤도 틀림량(Misalignment), 틀림길이(Half Wave Length), 열차운행속도(Velocity)이다. 각 확률변수들이 갖는 확률분포는 모두 정규분포로 가정하였다. 궤도의 기하학적 특성은 곡선반경 5,000m에 대해 고려하였으며, 열차는 KTX의 제원을 사용하여 정지된 상태에서 고려하였다. 틀림량과 틀림길이는 이에 대한 통계적 특성자료가 부족하여 확률변수로 고려하지 않고 결정론적 값으로 취급하였다. 레일온도의 통계적 특성치는 본 연구진에 의해 구축된 기후요소 및 레일온도 DB를 근거로 결정하였으며, 중립온도는 선로관리지침에 따라 $25{\pm}3^{\circ}C$를 기준으로 결정하였다. 또한 도상횡저항력은 실측 데이터를 참고로 하여 평균값에서 10%의 변동량을 갖는 것으로 보고 통계적 특성치를 결정하였다. 도상횡저항력이 좌굴확률에 미치는 영향을 매우 큰 것을 알 수 있었으며, 레일온도 $60^{\circ}C$일 때 도상횡저항력이 증가하면서 감소되는 좌굴확률이 도상저항력이 커질수록 그 감소량이 작아지는 것을 알 수 있었다.

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A study on the material mechanical properties and the flexural wrinkling of foam-filled sandwich beams (포옴심재를 갖는 샌드위치 보의 재료 기계적 성질 및 굽힘 국소좌굴에 관한 연구)

  • Han, Dong Ju;Hong, Chang Seon
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.31 no.5
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    • pp.44-54
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    • 2003
  • The experiments are performed to evaluate mechanical properties about foam and face materials of sandwich beams. These results are applied to the flexural wrinkling estimation of sandwich beam. The 3 point bending test shows that it is reasonable to include pre-buckling behavior in flexural wrinkling analysis, which is closer to experimental result. It is also conducted to survey the wrinkling behavior.

Optimum Design of Stiffeners in the Stiffened Cylindrical Shells Based on Structural Stability (좌굴을 고려한 원통쉘 보강재의 최적설계에 대하여)

  • 장창두;한성곤
    • Computational Structural Engineering
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    • v.6 no.3
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    • pp.81-88
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    • 1993
  • An efficient approach to the buckling analysis of stiffened cylindrical shells with rings and stringers under the axial and the lateral pressure loadings is presented. By this approach, the local buckling as well as overall buckling behavior has been investigated considering the discreteness of stiffeners and appropriate adoption of displacement functions. Some design criteria based on structural stability to determine optimum scantlings of stiffeners are also suggested. It is shown that the optimum scantlings of stiffeners can be designed from the condition of equal local and overall buckling strength.

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Spatial Stability of Non-Symmetric Thin-Walled Curved Beams I : Aanlytical Approach (비대칭 단면을 갖는 박벽 곡선보의 안정성해석 I: 해석적 방법)

  • 민병철;김문영
    • Computational Structural Engineering
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    • v.11 no.4
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    • pp.239-251
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    • 1998
  • 본 연구에서는 비대칭 박벽단면을 갖는 곡선보의 안정성해석을 수행할 수 있는 이론 및 엄밀해를 제시하기 위하여, 3차원 연속체로부터 유도된 평형방정식으로부터 선형화된 가상일의 원리를 적용하였다. 박벽단면의 구속된 ?(warping)과 곡률효과를 고려하고 유한한 회전각의 2차항을 포함하는 곡선보의 변위장을 도입하여 단면에 대해 적분함으로써 도심축에 대한 박벽 곡선보의 총포텐셜에너지를 유도하였다. 또한, 단순지지되고 일축대칭 단면을 갖는 박벽원형 곡선보의 면내 및 면외좌굴에 대한 엄밀해를 유도하기 위하여, 면내에 대해서는 균일압축을 받는 원형아치의 역대칭 좌굴모드에 대한 좌굴하중을 유도하고 면외좌굴에 대해서는 균일압축 및 순수휨을 받는 아치의 처짐함수를 가정하여 곡선보의 횡좌굴하중에 대한 일반해를 제시하였다.

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Buckling Behavior of Transversely Isotropic Composite Shells Subjected to Axial Compression (축방향 압축 하중을 받는 횡등방성 복합재료 쉘의 좌굴거동)

  • 김성도;정진환
    • Computational Structural Engineering
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    • v.11 no.3
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    • pp.229-239
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    • 1998
  • 복합재료는 강도-무게비가 다른 재료들에 비해 훨씬 크기 때문에 부재의 좌굴문제가 대단히 중요하게 취급되며, 본 논문에서는 축방향 압축력을 받는 복합재료로 된 쉘 부재의 좌굴해석이 수행된다. 이 재료는 일반적으로 이방성 재료 특성을 나타내 보이나, 섬유들이 한 방향으로만 배치되어 있는 경우 섬유방향에 연직한 평면에서의 강도나 탄성계수들은 모두 일정한 횡 등방성 재료성질을 가진 것으로 간주할 수 있다. 9 절점 degenerate 쉘 유한요소를 사용한 선형안정해석, LUSAS 범용 프로그램을 이용한 구조해석, 그리고 고전적 쉘 좌굴방정식에 의한 해석들을 수행하였으며, 그 결과들을 서로 비교, 분석하였다. 고려된 등방성 재료나 횡 등방성 재료의 경우 모두, degenerate 유한요소해석으로 계산한 임계하중들은 고전적 이론해에 의한 결과들 보다 낮았으며, LUSAS 결과들과는 거의 같았다. 이는 degenerate 유한요소에 의한 선형안정해석 결과들이 안전측에 듬을 의미하며, 복합재료로 된 쉘 구조물의 좌굴해석에 degenerate 유한요소를 효율적으로 적용할 수 있음을 의미한다.

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Analysis of Cold-Formed Steel Beams Considering Local Buckling and Lateral Buckling (국부좌굴과 횡좌굴을 고려한 냉간성형 ㄷ 형강보의 해석)

  • Jeon, Jae-Man;Lee, Jae-Hong
    • Journal of the Korean Association for Spatial Structures
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    • v.6 no.3
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    • pp.77-86
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    • 2006
  • The stress analysis of cold-formed channel section steel beams under transverse load is presented. The local buckling as well as the lateral buckling effects are included in the analysis. The analytical model is developed based on the thin-walled beam theory, and a one-dimensional finite element model is formulated to solve the analytical model. Numerical results are compared with AISI code. It shows that the proposed model is appropriate for predicting of stress as well as deflection of the cold-formed channel section beam.

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선체구조의 좌굴.최종강도에 관한 연구동향

  • 백점기
    • Computational Structural Engineering
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    • v.10 no.2
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    • pp.13-26
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    • 1997
  • 본 고에서는 선체구조의 좌굴 및 최종강도에 관한 연구현황을 조사 분석하고자 한다. 먼저 대표적인 구성부재인 판 및 보강판의 좌굴 최종강도에 관한 연구현황을 분석하고, 다음으로 선각거더의 최종붕괴강도에 관한 연구동향을 분석하고자 한다.

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안정적 좌굴 모델을 통한 저감쇠 직물 시뮬레이션

  • Choe, Gwang-Jin;Go, Hyeong-Seok
    • Journal of The Korea Computer Graphics Society
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    • v.8 no.1
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    • pp.37-45
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    • 2002
  • We present a cloth simulation technique that is very stable yet also responsive. The stability of the technique allows the use of a large fixed time step when simulating various types of fabrics and character motions. The animations generated using this technique are strikingly realistic. Wrinkles form and disappear in a quite natural way, which is the feature that most distinguishes textile fabrics from other sheet materials. Significant improvements in both the stability and realism were made possible by overcoming the post-buckling instability as well as the numerical instability. The instability caused by buckling arises from a structural instability and therefore cannot be avoided by simply employing an implicit method. Addition of a damping force may help to avoid instabilities; however, it can significantly degrade the realism of the cloth motion. In this paper, a new buckling model based on immediate buckling assumption is proposed. A cloth element is assumed to reach a stable configuration immediately once it begins to buckle. This assumption makes it possible to simulate the fabric buckling stably without introducing any fictitious damping force. Consequently, it produces highly responsive cloth motion as well as improves the stability by modeling the fabric-specific buckling property adequately.

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A Study on Buckling Behavior of Shallow Circular Arches (낮은 원호아치의 좌굴거동에 대한 연구)

  • 김연태;허택녕;오순택
    • Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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    • v.2 no.2
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    • pp.87-94
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    • 1998
  • Behavioral characteristics of shallow circular arches with dynamic loading and different end conditions are analysed. Geometric nonlinearity is modelled using Lagrangian description of the motion. The finite element analysis procedure is used to solve the dynamic equation of motion, and the Newmark method is adopted in the approximation of time integration. The behavior of arches is analysed using the buckling criterion and non-dimensional time, load and shape parameters which Humphreys suggested. But a new deflection-ratio formula including the effect of horizontal displacement plus vertical displacement is presented to apply for the non-symmetric buckling problems. Through the model analysis, it's confirmed that fix-ended arches have higher buckling stability than hinge-ended arches, and arches with the same shape parameter have the same deflection ratio at the same time parameter when loaded with the same parametric load.

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