비대칭단면을 갖는 박벽 공간뼈대구조의 횡-비틂 후좌굴 유한요소해석 = Lateral-Torsional Post-Buckling Analyses of Thin-Walled Space Frames with Non-symmetric Sections

국문 초록 (Abstract)

비대칭단면을 갖는 박벽 공간뼈대구조의 횡후좌굴거동을 조사하기 위하여 기하학적 비선형 유한요소 해석법을 제시한다. 대변형효과를 고려한 연속체의 증분평형방정식으로부터, 도심에서 정의되는 딤(warping)함수를 고려하고 유한한 회전각의 2차항 효과를 포함하는 변위장을 도입하여 초기응력을 받는 박벽 공간뼈대요소의 증분평형방정식을 유도한다. 박벽 공간뼈대구조를 유한요소로 나누고 변위장을 요소변위에 관한 Hermitian 다항식으로 나타내어 이를 평형방정식에 대입함으로써 접선강도행렬을 유도한다. 또한 updated Lagrangian co-rotational formulation에 근거하여, 증분변위로부터 강체회 전변위와 순수변형성분을 분리시켜서 강체회전은 요소의 방향변화를 결정하고, 순수변형은 부재력증분을 산정하는 불평형하중 산정법을 제시한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In order to trace the lateral-torsional post-bucking behaviors of thin-walled space frames with non-symmetric cross sections, a geometrically non-linear finite element formulation is presented by applying incremental equilibrium equations based on the updated Lagrangian formulation and introducing Vlasov's assumption. The improved displacement field for non-symmetric thin-walled cross sections is introduced based on inclusion of second order terms of finite rotations, and the potential energy corresponding to the semitangential rotations and moments is consistently derived. For finite element analysis, tangent stiffness matrices of thin-walled space frame element are derived by using the Hermition polynomials as shape functions. A co-rotational formulation in order to evaluate the unbalanced loads is presented by separating the rigid body rotations and pure deformations from incremental displacements and evaluating the updated direction cosines and incremental member forces.