이 연구는 자유단에 경사 종동력을 받는 변단면 기하 비선형 캔틸레버 기둥의 수치해석에 관한 연구이다. 기둥의 단면은 휨 강성이 부재축을 따라 함수적으로 변화하는 변단면으로 선택하였다. 이러한 기둥의 정확탄성곡선을 지배하는 미분방정식을 대변형 이론을 이용하여 유도하였다. 이 미분방정식은 자유단 수직변위, 수평변위 및 회전각의 3개의 미지변수를 갖는다. 이 미분방정식을 반복법으로 수치해석하여 기둥의 미지변수와 정확탄성곡선을 산정하였다. 이 연구의 이론을 검증하기 위하여 실험실 규모의 실험을 실행하였다.

이 연구는 조합하중을 받는 변단면 변화곡선 보의 기하 비선형 수치해석 방법에 관한 연구이다. 보의 좌단은 회전지점이 고 우단은 마찰이 없는 활동(滑動)지점으로 지지되어 있어 하중이 작용하면 보의 축방향 길이가 증가하여 평형상태를 이룬 다. 조합하중은 회전지점에 작용하는 모멘트 하중과 집중하중을 고려하였다. 보의 단면은 휨 강성이 부재축을 따라 함수적 으로 변화하는 변단면으로 선택하였다. 이러한 보의 비선형 거동을 지배하는 연립 미분방정식을 Bernoulli-Euler 보 이론으 로 유도하였다. 이 미분방정식을 반복법으로 수치해석하여 보의 정확탄성곡선을 산정하였다. 이 연구의 이론을 검증하기 위하여 실험실 규모의 실험을 실행하였다.

전단변형 효과를 무시하는 경우에 비대칭 선형 변단면을 갖는 박벽 공간 보의 안정성 해석을 위한 일반이론을 유도한다. 비대칭 선형 변단면의 임의점을 통과하는 부재축과 단면의 주축의 방향과 무관하고 부재축과 직각을 이루는 두 개의 좌표축을 도입하여 직각좌표계를 정의한다. 정의된 좌표축을 기준으로 유한한 회전각의 2차항을 고려하는 변위장을 도입하여 연속체에 대한 가상일의 원리로부터 탄성변형에너지, 그리고 초기응력에 의한 포텐셜에너지를 유도한다. 이를 이용하여 비대칭 선형 변단면을 갖는 박벽 공간 보의 안정성해석을 위한 평형방정식을 제시한다. 3차 Hermitian 다항식을 변위파라미터의 형상함수로 사용하여 박벽 공간 보의 탄성강도 및 기하강도행렬을 상정할 뿐만 아니라, 단면의 좌표축에 상관없이 임의의 위치에 작용하는 하중에 대한 하중보정강도행렬(load-correction stiffness matrix)을 제시한다. 본 이론 및 방법의 타당성을 검증하기 위하여 수치해석을 수행하고 문헌의 결과 및 쉘요소를 사용한 해석결과와 비교하여 본 이론의 정당성을 입증한다.

선형 변단면 부재의 삼차원 공간에서의 해석을 위하여 강도행렬을 유도하였다. 변단면 부재의 구조물을 해석하기 위하여 본 연구에서 유도된 강도행렬을 사용하여 구한 결과와 분할부재를 균일단면 탑 형태로 표현하여 ANSYS에서 구한 결과를 비교하여 본 연구의 결과 효율성 및 정확성이 증진된 것을 확인하였다. 본 연구에서 유도된 강도행렬은 변단면 부재와 균일단면 부재의 해석에 사용할 수 있다.

A Stepped beam with immovable ends under forced vibrations with large amplitude is investigated by using the finite element method and the Ritz vectors. Unlike the Eigen vectors, the Ritz vectors are generated by a simple recurrence relation. Moreover the Ritz vectors yield much faster convergence with respect to the number of vectors used than the use of Eigen vectors. The computer program is developed for nonlinear analysis using Ritz vectors instead of Eigen vectors and numerical examples are analysed for deflections and natural frequencies of stepped beam under various support conditions. Results show that the proposed method is valid and efficient.

자유 및 강제진동하중이 작용하는 양단지지된 변단면 들보의 우한 진폭 운동을, 축방향 및 전단변형과 회전관성을 고려한 유한요소를 이용하여 추적하였다. 수정된 조화하중 행렬을 도입하여 조화하중이 작용하는 변단면 들보와 비조화하중이 작용하는 들보의 유한진폭의 운동을 비선형해석을 하였다. 여러가지 경계조건에 대한 고유진동수와 변위를 계산한 예들은 제안된 방법이 효과적이며 유효함을 보여준다.