비균질 Pasternak지반에 의해 지지된 박판의 안정 해석

이용수,김광서 한국전산구조공학회 2001 한국전산구조공학회논문집 Vol.14 No.3

본 논문은 등분포 면내응력을 받고 비균질 Pasternak지반에 의해 지지된 장방형판의 진동해석을 다룬 것이다. Winkler 지반계수와 전단지반계수가 고려된 2 변수지반을 Pasternak 지반이라 불리운다. 판의 중앙부분과 가장자리부분의 Winkler 지반계수값을 각각 k₁과 k₂로 선택하였고 전단지반계수값은 판의 전지역에 대해 일정한 값을 취하였다. 전체 휨강성행렬, 기하강성행렬, 질량 행렬 및 Pasternak 지반의 강성행렬을 조합하고 이 행렬들로 이루어지는 고유값 문제를 푼다. 그 결과 지반강성을 고려할 때 전단지반계수가 무시되면 안된다는 것으로 나타났다. This paper deals with the vibration analysis of the rectangular plates which are subjected to uniform in-plane stresses and supported on In-homogeneous Pasternak foundation. Two parametric foundation which Winkler foundation parameter and shear foundation parameter considered, is called by the Pasternak foundation. The values of Winkler foundation parameter of central and border zone of plate are chosen as k₁and k₂respectively, and the value of shear foundation is chosen as constant about all zone of plate. After composing global flexural stiffeness matrix, geometrical stiffeness matrix, mass matrix, and the stiffeness matrix of the Pasternak foundation, eigenvalue problems which are composed of these matrices are solved. The result shows that the shear foundation parameter must not be ignore when considering the stiffeness of foundation.

Pasternak지반위에 놓인 보강판의 고유치해석

이병구,김일중,오숙경,이용수,Lee, Byoung-Koo,Kim, Il-Jung,Oh, Soog-Kyoung,Lee, Yong-Soo 한국전산구조공학회 2005 한국전산구조공학회논문집 Vol.18 No.2

본 연구에서는 유한요소법을 이용하여 Pasternak 지반 위에 놓인 보강판의 고유치해석을 수행하였다. 보강판 해석은 Mindlin 판 이론과 Timoshenko 보-기둥 이론을 적용하여 해석하였으며, 유한요소법 적용시 판요소는 8절점 Serendipity 요소계를, 보요소는 3절점 유한요소를 적용하였다. 탄성지반은 지반의 연속성을 고려한 Pasternak 지반으로 모형화하였다. 본 연구의 타당성을 검증하기 위하여 이 연구의 결과를 문헌, 실험 및 SAP 2000의 결과와 비교하였다. 이 연구의 결과로 문헌 해가 존재하지 않는 Pasternak 지반 위에 놓인 보강판의 지반 변수의 변화 및 보강재 크기에 따른 고유진동수를 산정하였다. This research analyzes eigenvalue analysis of stiffened plates on the Pasternak foundations using the finite clement method. For analyzing the stiffened plates, both the Mindlin plate theory and Timoshenko beam-column theory were applied. In application of the finite element method, 8-nodes serendipity clement system and 3-nodes finite element system were used for plate and beam elements, respectively. Elastic foundations were modeled as the Pasternak foundations in which the continuity effect of foundations is considered. In order to verify the theory of this study, solutions obtained by this analysis were compared with the classical solutions in reference, experimental solutions and solutions obtained by SAP 2000. The natural frequency of stiffened plates on Pasternak foundations were determined according to changes or foundation parameters and dimensions of stiffener.

비균질 Pasternak지반 위에 놓인 면내력을 받는 후판의 진동해석

이용수,김일중,오숙경,Lee, Yong Soo,Kim, Il Jung,Oh, Soog Kyoung 한국강구조학회 2003 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.15 No.3

최근 건축물의 대형화로 구조물의 기초는 비균질지반에 지지된다. 본 연구는 면내력을 받는 후판의 진동해석을 한 것이다. 장방 형판은 등방, 균질의 선형 탄성재료로 구성되었다. 장방형 후판의 진동해석은 8절점과 9절점을 이용한 장방형 유한요소를 사용하여 행하였다. 본 연구에서 기초를 수직스프링으로 이상화한 Winkler지반에 전단지반층을 추가한 Pasternk지반으로 이상화하였다. 지반의 강성을 달리한 비균질 Pasternak지반에 지지된 판을 해석하기 위해 중앙부분과 가장자리 부분의 Winkler지반계수를 WFP1과 WFP2로 선택하였다. (그림 4.) Winkler지반계수 WFP1과 WFP2는 0, 10, $10^2$, $10^3$으로 변환시키고 전단지반강성은 0, 5, 10으로 하였다. 후판의 좌굴응력(${\sigma}_{cr}$)에 대한 면내력의 비는 각각 0.4, 0.8에 대해 적용하였다. Recently, as the size of buildings structure becomes large increases, their mat area of building structure is supported or by an inhomogeneous foundation. This paper presents a vibration analysis on thick plates subjected to in-plane force is presented in this paper. The rectangular plate is isotropic, homogeneous, and composed of a linearly elastic material. A vibration analysis of the rectangular thick plate iwas done by useing ofarectangular finite element with 8 nodes and 9 nodes. In this study, the foundation was idealized as a Pasternak foundation model. A Pasternak foundation haves a shear layer on Winkler's model, which idealizes the foundation as a vertical spring. In order tTo analysze the vibration of a plate supported on by an inhomogeneous Pasternak foundation, the value of the Winkler foundation parameter of the central and border zones of the plate awere chosen as WFP1 and WFP2. (fFigure 4.). The Winkler foundation parameter of WFP1 and WFP2 is varied from 0 to 10, $10^2$, and $10^3$ and the shear foundation parameters is were 0, 5, and 10. The ratio of the in-plane force to the critical load iwas applied as 0.4 to 0.8

Pasternak지반으로 지지된 변화폭 원호형 띠기초의 휨-비틀림 자유진동

이병구,박광규,강희종,윤희민,Lee, Byoung Koo,Park, Kwang Kyou,Kang, Hee Jong,Yoon, Hee Min 한국강구조학회 2007 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.19 No.5

이 논문은 Pasternak지반으로 지지된 변화폭 원호형 띠기초의 휨-비틀림 자유진동에 관한 연구이다. 띠기초의 단면은 단면깊이는 일정하고, 단면폭은 1차식으로 변화하는 변화폭을 갖는 직사각형 단면으로 채택하였다. 띠기초의 지반은 Winkler지반에 전단층을 갖는 Pasternak지반으로 모형화하였다. 이러한 원호형 띠기초의 자유진동을 지배하는 상미분방정식과 경계조건을 유도하였다. 자유진동의 관성항으로는 휨관성, 회전관성 및 비틀림관성을 고려하였다. 상미분방정식을 수치해석하여 4개의 최저차 고유진동수를 산출하였다. 수치해석의 결과로 띠기초의 변수들이 고유진동수에 미치는 영향을 고찰하였다. 이 논문의 결과는 띠기초의 동적 설계에 매우 유용한 자료를 제공할 수 있을 것으로 기대된다. This paper deals with flexural-torsional free vibrations of the circular strip foundation with the variable breadth on Pasternak soil. The cross-section of the strip foundation is chosen as the rectangular one with the constant thickness and variable breadth, which is symmetrical about the mid-arc. Also, the foundation that supports the circular strip is modeled as the Pasternak soil with the shear layer. Ordinary differential equations accompanying the boundary conditions are derived. In the governing equations, the transverse, rotatory and torsional inertias are included. These equations are solved numerically and four lowest frequencies are obtained. In the numerical results, the effects of foundation parameters on frequencies are extensively investigated. It is expected that the theories and numerical results of this study can be used in the dynamic design of strip foundations.

Pasternak지반 위에 놓인 Timoshenko보-기둥의 안정해석

이용수,이병구,김선균,Lee, Yong-Soo,Lee, Byoung Koo,Kim, Sun Gyun 한국강구조학회 2001 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.13 No.1

This paper is to analyze the stability of Timoshenko beam-column on Pasternak foundation, with the extensional and the rotational spring at center point of span by Finite Element Method. To verify this Finite Element Method, the results by the proposed method are compared with the existing solutionsof Timoshenko beam-column without the extensional and the rotational spring and the shear foundation. The dynamic stability regions are decided by the dynamic stability analysis of Timoshenko beam-column on Pasternak foundation with the extensional and the rotation spring at center point of span. 본 연구에서는 스팬의 중간지점에 신축 스프링과 회전 스프링을 가지며 Pasternak지반 위에 놓인 Timoshenko보-기둥에 대한 유한 요소법을 이용하여 안정해석을 한 것이다. 이 유한요소법에 의하여 얻어진 해는 신축스프링과 회전스프링, 전단지반이 없는 Timoshenko보-기둥의 경우에 대하여 기존해와 비교되었다. 동적안정해석에 의해 스팬 중간지점에 신축 및 회전 스프링을 가진 Pasternak지반 위해 놓인 Timoshenko보-기둥의 동적안정영역을 결정하였다.

탄성지반위에 놓인 S형상 점진기능재료(FGM)판의 동적 불안정성에 관한 연구

이원홍,한성천,박원태,Lee, Won-Hong,Han, Sung-Cheon,Park, Weon-Tae 한국전산구조공학회 2015 한국전산구조공학회논문집 Vol.28 No.1

탄성지반위에 놓인 S형상 점진기능재료 고차전단변형 판의 동적 불안정성에 대하여 연구하였다. 고차전단변형이론은 점진기능재료 판의 두께방향으로의 전단변형률과 전단응력의 곡선변화 효과를 고려할 수 있다. Mathieu-Hill 방정식의 형태로 유도된 지배방정식에서 Bolotin 방법을 이용하여 동적 불안정 영역을 결정하였다. 동적 불안정 영역의 경계는 동적 하중과 여기진동수와의 관계로 나타내었다. 고차전단변형이론과 탄성지반 효과가 S형상 점진기능재료 판의 동적 불안정성에 미치는 효과를 제시하였다. Winkler와 Pasternak탄성지반 매개변수의 관계를 수치해석 결과를 통하여 고찰하였다. 또한 정적 하중계수, 거듭제곱 지수 그리고 폭-두께비 등의 동적 불안정 영역에 대한 영향을 분석하였다. 본 연구의 결과를 검증하기 위해 참고문헌의 결과와 비교 분석하였다. 본 연구에서 제시한 이론적 발전과 수치결과들은 S형상 점진기능재료 구조물의 동적 불안정 해석을 위한 참고자료로 활용될 수 있을 것이다. This article presents the dynamic instability response of sigmoid functionally graded material plates on elastic foundation using the higher-order shear deformation theory. The higher-order shear deformation theory has ability to capture the quadratic variation of shear strain and consequently shear stress through the plate thickness. The governing equations are then written in the form of Mathieu-Hill equations and then Bolotin's method is employed to determine the instability regions. The boundaries of the instability regions are represented in the dynamic load and excitation frequency plane. The results of dynamic instability analysis of sigmoid functionally graded material plate are presented using the Navier's procedure to illustrate the effect of elastic foundation parameter on dynamic response. The relations between Winkler and Pasternak elastic foundation parameter are discussed by numerical results. Also, the effects of static load factor, power-law index and side-to-thickness ratio on dynamic instability analysis are investigated and discussed. In order to validate the present solutions, the reference solutions are used and discussed. The theoretical development as well as numerical solutions presented herein should serve as reference for the dynamic instability study of S-FGM plates.

연속성을 갖는 탄성지반 위에 놓인 곡선부재의 자유진동

이병구,박광규,오상진,진태기 한국전산구조공학회 2001 한국전산구조공학회논문집 Vol.14 No.3

이 논문은 연속성을 갖는 탄성지반 위에 놓인 곡선부재의 자유진동에 관한 연구이다. 연속성을 갖는 탄성지반을 Pasternak 지반으로 모형화하여 곡선부재의 자유진동을 지배하는 무차원 상미분방정식을 유도하였다. 상미분방정식에는 회전관성과 전단변형효과를 고려하였다. 곡선부재의 선형은 원호형, 포물선형, 정현형, 타원형의 4가지를 채택하였고, 단부조건으로는 회전-회전, 회전-고정, 고정-고정의 3가지를 채택하였다. 실험실 규모의 실험을 실시하고 본 연구의 결과와 비교하여 연구의 타당성을 검증하였다. 수치해석의 결과로 무차원 고유진동수와 곡선부재의 변수들 사이의 관계를 표 및 그림에 나타내었으며 진동형의 예를 그림에 나타내었다. This paper deals with the free vibrations of horizontally curved members resting on elastic foundations with continuity effect. Taking into account the effects of rotatory inertia and shear deformation, differential equations governing the free vibrations of such beams are derived, in which the Pasternak foundation model is considered as the elastic foundation with continuity effect. The differential equations are solved numerically to calculate natural frequencies and mode shapes. The experiments were performed in which the natural frequencies of such curved beams in laboratorial scale were measured and these results agree quite well with the present numerical studies. In numerical examples, the circular, parabolic, sinusoidal and elliptic curved members with the hinged-hinged, hinged-clamped and clamped end constraints are considered. The parametric studies are conducted and the lowest four frequency parameters are reported in tables and figures as the non-dimensional forms. Also the typical mode shapes are presented.

두 개의 매개변수로 표현되는 탄성지반 위에 놓인 낮은 아치의 최저차 대칭 및 역대칭 고유진동수

오상진,서종원,이병구 한국전산구조공학회 2002 한국전산구조공학회논문집 Vol.15 No.2

이 논문은 탄성지반 위에 놓인 낮은 아치의 자유진동에 관한 연구이다. Pasternak가 제안한 두 개의 매개변수로 표현되는 지반모형을 채택하여 대상아치의 자유진동을 지배하는 미분방정식을 유도하였다. 양단회전 및 양단고정의 단부 조건을 갖는 두 종류의 아치선형을 유도된 지배방정식에 적용하여 Galerkin method로 해석함으로써 최저차 대칭 및 역대칭 고유진동수 방정식을 산출하였다 아치높이, Winkler지반계수 및 전단지반계수가 고유진동수에 미치는 영향을 분석하였으며, 아치선형이 고유진동수에 미치는 영향을 분석하였다. This paper deals with the free vibrations of shallow arches resting on elastic foundations. Foundations we assumed to follow the hypothesis proposed by Pasternak. The governing differential equation is derived for the in-plane free vibration of linearly elastic arches of uniform stiffness and constant mass per unit length. Two arch shapes with hinged-hinged and clamped-clamped end constraints we considered in analysis. The frequency equations (lowest symmetrical and antisymmetrical frequency equations) we obtained by Galerkin's method. The effects of arch rise, Winkler foundation parameter and shear foundation parameter on the lowest two natural frequencies are investigated. The effect of initial arch shapes on frequencies is also studied.

Pasternak지반에 지지된 집중질량을 갖는 보강된 변단면 후판의 동적안정해석

이용수(Lee, Yong-Soo),김일중(Kim, Il-Jung) 한국소음진동공학회 2009 한국소음진동공학회 논문집 Vol.19 No.12

This paper has the object of investigating dynamic stability of stiffened tapered thick plate with concentrated mass on Pasternak foundation by means of finite element method and providing kinematic design data for mat of building structures. Finite element analysis of stiffened tapered thick plate is done by use of rectangular finite element with 8-nodes. In order to analysis plate which is supported on Pasternak foundation, the Winkler foundation parameter is varied with 10, 100, 1000 and the shear foundation parameter is 5, 10, concentrated mass is $0.25m_c$, $1.0m_c$, tapered ratio is 0.25, 0.5. The ratio of In-plane force to critical load is applied as $0.4\sigma_{cr},\;0.6\sigma_{cr},\;0.8\sigma_{cr}$ respectively. This paper analyzed varying tapered ratio.

탄성지반을 고려한 집중질량뜰 갖고 면내력이 작용하는 변단면 보강후판의 진동해석

이용수(Lee, Yong-Soo),김일중(Kim, Il-Jung),오숙경(Oh, Soog-Kyoung) 한국소음진동공학회 2008 한국소음진동공학회 논문집 Vol.18 No.10

The purpose of this paper is to investigate natural frequencies of tapered thick plate with concentrated masses subjected to in-plane force on pasternak foundation by means of finite element method and providing kinetic design data for mat of building structures. Finite element analysis of rectangular plate is done by using rectangular finite element with 8-nodes. For analysis, plates is supported on pasternak foundation. The Winkler parameter is varied with 10, 102, the shear foundation parameter is 5. The taper ratio is applied as 0.0, 0.25, 0.5 and the ratio of the concentrated mass to plate mass as 0.25, 0.5 respectively. As results, we can see that when stiffener's sizes or foundation parameter are larger, the natural frequency increases, and when the concentrated mass or taper ratio or in-plane stress is larger, the natural frequency decreases.