전단변형을 고려한 적층복합 I형 박벽보의 좌굴해석

Q: 이 논문에서 정의한 적층복합 박벽 I형보란 무엇인가?

섬유 강화 플라스틱(FRP)으로 제작되어 얇은 벽을 가진 I자 형태의 보를 의미한다. 본 연구에서는 이러한 구조물이 압축 하중을 받을 때 발생하는 좌굴 거동을 분석하며, 특히 전단 변형과 파이버 방향성이 구조적 강성에 미치는 영향을 중점적으로 다룬다.

Q: 적층복합 I형 박벽보의 좌굴 하중 산정 시 적절한 가정은 무엇인가?

연구 결과, 콘투어 방향 변형률이 0이라고 가정하면 구조물의 강성을 과대평가하는 오류가 발생한다. 따라서 보다 정확한 좌굴 하중 산정을 위해서는 콘투어 방향 응력이 0이라는 가정을 사용하는 것이 적절하며, 이는 전단 변형이 좌굴 하중에 중요한 영향을 미치기 때문이다.

백성용; 이승식; 박용명

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자료유형: 학술저널

저자정보: 백성용 이승식 박용명

저널정보: 한국강구조학회 한국강구조학회 논문집 한국강구조학회 논문집 제18권 제5호

발행연도: 2006.10

수록면: 575 - 583 (9page)

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본 연구에서는 압축력을 받는 적층복합 I형 박벽보의 좌굴해석을 위한 전단변형을 고려한 유한요소 모델을 제안한다. 직교좌표계 에 근거로 변위장은 1차 전단변형을 고려한 보 이론을 사용하여 정의된다. 유도된 요소는 휨 전단변형과 됨 비틀림에 의한 영향을 고려한다. 지배 방정식을 풀기 위하여 본 유한요소에서는 2절점, 3절점, 4절점의 세 가지 보요소를 제안하였다. 선형 좌굴문제를 풀기 위하여 이동기법을 의한 역 방향 반복법을 사용하였다. 적층복합 I형 박벽보의 좌굴거동에 전단 유연성과 파이버 방향성의 중요도를 조사하기 위하여 매개변수 해석을 수행 하였다. 본 연구의 전단변형을 고려한 모델은 다른 연구자의 수치해석 결과와 유한요소해에 잘 일치하는 것을 확인하였다.In this paper, a shear-flexible finite element model is developed for the buckling analysis of axially loaded, thin-walled composite I-beams. Based on an orthogonal Cartesian coordinate system, the displacement fields are defined using the first-order shear-deformable beam theory. The derived element takes into account flexural shear deformation and torsional warping deformation. Three different types of beam elements, namely, the two-noded, three-noded, and four-noded beam elements, were developed to solve the governing equations. An inverse iteration with shift eigenvalue solution was used to solve the resulting linearized buckling problem. A parametric study was conducted to show the importance of shear flexibility and fiber orientation on the buckling behavior of thin-walled composite beams. A good agreement was obtained among the proposed shear-flexible model, other results available in literature, and the finite element solution.

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