본 카르만 변형률에 기반한 초기 비틀림 각을 갖는 외팔보의 인장-굽힘-비틀림 연성 진동해석

Abstract

본 연구에서는 임의의 단면을 갖는 회전하는 Timoshenko 빔에 대한 선형 동적 모델링을 제시하였고 본 카르만 변형률에 근거하여 인장, 굽힘과 비틀림에 대한 정방 형태의 탄성 에너지를 유도하여 3 개의 새로운 변수 정의하고 모델링하는 방법을 다룬다. 새롭게 정의된 3 개의 변수들은 인장, 굽힘과 비틀림 간 연성 효과에 굉장히 중요한 역할을 한다. Rayleigh-Ritz 방법을 이용하여 복합 변형 변수를 사용해 회전하는 외팔보의 연성 효과가 고려된 운동방정식을 유도하였다. 유도된 운동방정식을 이용하여 진동해석을 진행하였고 단면 편심, 장착 각, 초기 비틀림 각 등의 매개변수 등을 통해 인장, 굽힘, 비틀림 간 연성을 모드 형상을 통해 확인함으로서 진동 특성을 정확히 예측할 수 있었다. 또한 상용 소프트웨어 Ansys 의 결과와 비교하여 모델의 정확성을 검증하였다.