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평면 원호아치의 좌굴해석을 위한 동적 비선형해석 프로그램의 개발
Development of Nonlinear Dynamic Program for Buckling Analysis of Plane Circular Arches

허택녕    (연세대학교 산업기술연구소   ); 오순택    (서울산업대학교  );
  • 초록

    본 논문은 형상의 비선형성을 고려한 큰 동하중을 받는 낮은 원호아치의 동적해석에 관한 연구이다. 따라서 낮은 원호아치를 대상으로 동적 비선형 해석을 수행하고 임계좌굴하중을 구할 수 있는 컴퓨터 프로그램을 개발하는데 주안점을 둔다. 형상의 비선형성은 Lagrangian 운동좌표를 고려하여 해석하였으며 비선형 동적 운동방정식을 풀기 위하여 유한요소법을 사용하였다. 개발된 프로그램을 사용하여 만재 방사형 등분포하중을 받는 원호아치를 해석하고, 그 결과를 다른 연구결과와 비교하여 검증하였다. 또한 여러가지의 형상의 아치에 대한 좌굴 해석을 실시하여 임계좌굴하중을 구하였으며 기존의 연구와 비교하여 정확성을 확인하였다. 모형해석을 통해서 큰 동하중을 받는 원호아치는 기하학적 비선형 거동을 고려하여 해석되어야 하며 아치가 낮아질수록 좌굴발생 가능성이 높아짐을 알 수 있다.


    This paper summarizes a dynamic analysis of the shallow circular arches under dynamic loading, considering the geometric nonlinearity. The major emphasis is placed on the development of computer program, which is utilized for the analysis of the nonlinear dynamic behavior and for the evaluation of the critical buckling loads of the shallow circular arches. Geometric nonlinearity is modeled using Lagrangian description of the motion and a finite element analysis procedure is used to solve the dynamic equation of motion. A circular arch subject to normal step load is analyzed and the results are compared with those from other researches to verify the developed program. The critical buckling loads of arches are estimated using the non-dimensional time, load and shape parameters and the results are also compared with those from the linear analysis. It is found that geometric nonlinearity plays and important role in the analysis of shallow arches and the probability of buckling failure is getting higher as arches become shallower.


  • 참고문헌 (28)

    1. Finite Element Analysis of Nonlinear Static and Dynamic Response , Mondkar;Powel,G.H. , International Journal for Numerical Methods in Engineering / v.11,pp.499-520,
    2. On the Unconditional Stability of and implicit Algorithm for Nonlinear Structural Dynamics , Belytshcko,T.;Schoeberle,D.F. , Journal of the Engineering Mechanics Divison / v.,pp.865-869,
    3. On Dynamic Snap Buckling of Shallow Arches , Humphreys,J.S. , AIAA journal / v.4,pp.878-886,
    4. Snap-Through of Arch Model under Multiple Loads , Welton,R.H.D. , Journal of the Engineering Mechanics Division / v.104,pp.964-967,
    5. Nonlinear Dynamics by Mode Superposition , Nickell,R.E. , Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering / v.7,pp.107-129,
    6. Finite Element Dynamic Analysis on CDC STAR-100 Computer , Noor,A.K.;lambiotte,J.J. , Computers and Structures / v.10,pp.7-19,
    7. On Nonlinear Dynamic Using Substructuring and Mode Superposition , Bathe,K.J.;Gracewski,S. , Computers and Structures / v.13,pp.609-707,
    8. Dynamic Stability Boundaries for Shallow arches , Gregory,W.E.;Plaut,R.H. , Journal of the Enineering Mechanics Division / v.108,pp.1036-1050,
    9. Finite Element Formulation for Large Deformation Dynamic Analysis , Bathe,K.J.;Ramm,E.;Wilson,E.L. , International Journal for Numerical Method in Engineering / v.9,pp.353-386,
    10. An Unconditionally Stable Finite Element Analysis for Nonlinear Structures , Klein,S.;Trujillo,D.M. , Computers and Structures / v.13,pp.187-197,
    11. Axisymmetric Dynamic Buckling of Clamped Shallow Spherical Shells , Budiansky,B.;Roth,R.S. , TN D-1510 / v.,pp.597-606,
    12. 축방향력이 들어간 아치구조의 동적거동 , 안주옥 , 고려대학교 대학원, 박사학위논문 / v.,pp.,
    13. Transient response Analysis of Structural Systems with Nonlinear Behavior , Bhatti,M.A.;Pister,K.S. , Computers and Structures / v.13,pp.181-188,
    14. STINT/CD:A Stand-Alone Explicit Time Integration Package for Structural Dynamics Analysis , Underwood,P.;Park,K.C. , International Journal for Numerical Methods in Engineering / v.17,pp.1285-1312,
    15. Snap Through of a Shallow Arch under the Interaction of multiple dynamic Loads , Fitzgerald,H.M.;Plaut,R.H.;Stoneking,J.E.(ed.) , Developments in Theoretical and Applied Mechanics / v.10,pp.495-503,
    16. 양단힌지 포물선 아치의 자유진동에 관한 연구 , 이병구 , 연세대학교 대학원, 박사학위논문 / v.,pp.,
    17. Static and Dynamic Geometric and Material Nonlinear Analysis , Bathe,K.J.;Ozdemir,H.;Wison,E.L. , Rep. No. UCSESM 74-4 / v.,pp.,
    18. Owen,D.R.J.;Hinton,E. , Finite Elements in Plasticity / v.,pp.157-164;377-463,
    19. Finite Element Procedres in Enineerings Analysis , Bathe,K.J. , New Jersey / v.,pp.301-406,
    20. Dynamic Buckling of Shallow Arches , Lo,M.L.C.;Masur,E.F. , Journal of the Engineering mechanics Division / v.102,pp.901-917,
    21. Nonlinear Static and dynamic Analysis of Framed Structures , Remseth,S.N. , Computers and Structures / v.10,pp.879-897,
    22. 양단힌지인 낮은 포물선 아치의 동적 안전영역설정에 관한 연구 , 박광규 , 연세대학교 대학원, 박사학위논문 / v.,pp.,
    23. Snapping of Shallow Sinusoidal Arch under a Step Pressure Load , Lock,M.H. , AIAA Joural / v.4,pp.1249-1256,
    24. On Finite Element large Dsiplacement and Elastic-Plastic Dynamic Analysis of Shell Structures , Ishizaki,T.;Bathe,K.J. , Computers and Structures / v.12,pp.309-318,
    25. The Use of Modal Superposition in Nonlinear Dynamics , Morris,N.F. , Computers and Structures / v.7,pp.65-72,
    26. Snap Through of a Shallow Arch under the Interaction of multiple dynamic Loads , Fitzgerald,H.M.;Plaut,R.H.;Stoneking,J.E.(ed.) , Proceddins of the Tenth Southeastern Conference on Theoretical and Applied mechanics / v.10,pp.495-503,
    27. Bolotin,V.V. , The dynamic Stability of Elastic System / v.,pp.1-5,
    28. Dynamic Buckling of Shallow Arches , Fulton,R.E.;Barton,F.W. , Journal of the Engineering Mechanics Division / v.97,pp.865-877,
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. 2001. "Effects of Partially Distributed Step Load on Dynamic Response of the Plane Circular Arches" 한국농공학회지 = Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, 43(4): 89~96     

 저자의 다른 논문

  • 오순택 (13)

    1. 1994 "고층건물의 동적안정성 해결을 위한 방법에 관하여 : 점탄성 감쇠기 (Viscoelastic Damper)" 韓國鋼構造學會誌 = Magazine and journal of Korean Society of Steel Construction 6 (1): 5~11    
    2. 1994 "점탄성 감쇠기를 설치한 철골 구조물의 지진거동에 관한 수치해석적 연구" 韓國鋼構造學會誌 = Magazine and journal of Korean Society of Steel Construction 6 (1): 139~151    
    3. 1994 "Friction Pendulum System(FPS)에 의하여 기초 분리된 교량의 지진하중에 의한 거동연구. I : 실험적연구" 韓國鋼構造學會誌 = Magazine and journal of Korean Society of Steel Construction 6 (2): 121~131    
    4. 1994 "Friction Pendulum System(FPS)에 의하여 기초 분리된 교량의 지진하중에 의한 거동연구. II : 해석적연구" 韓國鋼構造學會誌 = Magazine and journal of Korean Society of Steel Construction 6 (2): 133~140    
    5. 1995 "지진으로 인한 피해를 입은 건물의 내진력 향상을 위한 Friction Pendulum System(FPS)의 시공예" 韓國鋼構造學會誌 = Magazine and journal of Korean Society of Steel Construction 7 (3): 49~53    
    6. 1998 "낮은 원호아치의 좌굴거동에 대한 연구" 한국지진공학회논문집 = Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea 2 (2): 87~94    
    7. 2004 "불균등 단부 모멘트를 받는 I형강의 비탄성 좌굴거동에 관한 연구" 韓國鋼構造學會 論文集 = Journal of Korean Society of Steel Construction 16 (2): 257~265    
    8. 2004 "기둥과 보-기둥 구조물의 비탄성 좌굴거동" 韓國鋼構造學會 論文集 = Journal of Korean Society of Steel Construction 16 (2): 215~224    
    9. 2006 "강바닥판교의 설계 및 시공성 향상방안 : 강바닥판교 3차원 실물 모형체의 피로강도" 韓國鋼構造學會 論文集 = Journal of Korean Society of Steel Construction 18 (1): 23~32    
    10. 2009 "전단벽식 구조물의 내진설계 시 합리적인 바닥판의 휨강성비 적용에 대한 연구" 구조물진단학회지 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance Inspection 13 (6): 148~155    

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