전단변형을 고려한 적층복합 T형 보의 휨 및 좌굴해석

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 T형 박벽 보의 휨과 좌굴해석을 위해 직교좌표계에 근거한 전단변형을 고려한 적층복합 보 요소를 제안한다. 1차 전단변형 보 이론을 사용하여 유도된 유한요소는 휨 전단변형 및 뒴 비틀림과 재료 비등방성 성질에 따른 연계성을 고려한다. 전체 포텐셜 에너지 원리를 이용해 지배방정식을 유도하였다. 지배방정식의 해를 구하기 위해 변위법에 근거한 2절점, 3절점, 4절점 요소의 세 가지 보 요소를 제안하였다. 압축력을 받는 T형 보의 기하학적 강성은 좌굴하중을 산정하는 데 사용된다. 제안된 보 요소를 검증하기 위해 처짐과 좌굴 해석을 수행하였으며 ABAQUS 상세 유한요소 해석결과와 비교하였다. 최대 처짐에 대한 파이버 방향성과 높이 대 지간 비율과 대칭 적층복합 보의 임계좌굴하중 영향을 조사하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper presents a shear-flexible laminated composite beam element for the flexural and buckling analyses of laminated composite T-beams by adopting an orthogonal Cartesian coordinate system. The proposed beam elements include flexural shear and warping deformation and all coupling terms due to material anisotropy adopting the first-order shear deformation beam theory. A displacement-based one-dimensional finite element model, namely, twonode, three-node, and four-node beam elements is developed to solve the governing equations of thin-walled composite beams. The derived geometric block stiffness of axially loaded composite T-beams is used to compute the critical buckling load of composite beams. The performance of the proposed beam element is tested through the deformation and buckling analyses and the obtained results are compared with the shell finite element results using ABAQUS. The influence of boundary conditions, span-to-height ratio, and web fiber orientation on the maximum displacement and critical buckling load of symmetric angle-ply composite beams is investigated.

목차 (Table of Contents)

• Abstract
• 1. INTRODUCTION
• 2. VARIATIONAL FORMULATION
• 3. FINITE ELEMENT FORMULATION
• 4. NUMERICAL EXAMPLES
• 4.1 Static Analysis
• 4.2 Axially Loaded Cantilever Beams
• 5. CONCLUSIONS
• REFERENCES
• 국문초록

참고문헌 (Reference)

1 백성용, "적층복합 T형 보의 휨 해석" 한국강구조학회 26 (26): 397-405, 2014

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4 Nam-Il Kim, "Shear deformable doubly- and mono-symmetric composite I-beams" Elsevier BV 53 (53): 31-41, 2011

5 Reddy, J. N., "Mechanics of Laminated Composite Plates: Theory and Analysis" CRC Press 1997

6 Maddur, S. S., "Laminated Composite Open Profile Sections: Non-uniform Torsion of I-sections" 50 : 159-169, 2000

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8 Lee, S. S., "Flexural-torsional Buckling of Pultruded T-sections" Georgia Institute of Technology 2003

9 Bleich, F., "Buckling Strength of Metal Structures" McGraw-Hill 1952

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11 Bauld, N. R., "A Vlasov Theory for Fiber-reinforced Beams with Thin-walled Open Cross Section" 20 (20): 277-297, 1984