최근 건물의 고층화 및 대형화에 따른 고강도 강재의 필요성과 더불어 아직 정립되지 않은 고강도강과 Stainless Steel의 기계적 특성에 관한 연구의 필요성으로 기존 졸업자들이 수행한 휨재의 국부좌굴 및 횡-비틀림 좌굴에 대한 실험 결과를 ANSYS라는 유한 요소 해석 프로그램을 수행하여 얻은 해석 결과와 그 값들을 비교하여 해석을 통하여 얻은 결과가 어느 정도 활용될 수 있는가를 판단하는데 본 논문의 목적이 있다고 할 수 있다. 연구 목적과 관련하여, 국부좌굴 및 횡-비틀림좌굴에 관한 문헌 조사와 실험 결과의 분석, 그리고 현행 설계기준의 배경 분석과 더불어 해석적 연구를 수행하였다. 실제 실험에 사용된 일반 구조용강 SM490과 고강도강 SM570, 그리고 Stainless Steel에 대하여 콤팩트 단면과 비콤팩트 단면에 대한 총 16개의 시험체를 선별하여 국부좌굴과 횡-비틀림 좌굴에 대한 해석을 수행하였다. 또한, 부재 크기, 구속조건, 강재의 기계적 특성, 하중부여등 모든 조건들은 실제 실험과 동일하게 하여 유한 요소 해석을 수행하였다. 본 논문의 해석적 연구를 통해 얻은 결론은 다음과 같다. 1. 국부좌굴에 대한 유한 요소 해석으로 얻은 최대하중과 최대모멘트를 실험 결과와 비교하여 볼 때, SM490 강재의 경우는 평균 4.6%정도 높게 나타났으며, SM570 강재와 Stainless Steel은 평균 10%정도 높게 나타났다. 횡-비틀림 좌굴에 대한 해석 결과를 실험 결과와 비교하여 볼 때, SM490과 SM570 강재는 실험에 의한 최대하중과 최대모멘트보다 평균 4%정도 낮게 나타났으나 Stainless Steel의 경우는 평균 5.6%정도 높게 나타났다. 결과적으로 구조 ...
최근 건물의 고층화 및 대형화에 따른 고강도 강재의 필요성과 더불어 아직 정립되지 않은 고강도강과 Stainless Steel의 기계적 특성에 관한 연구의 필요성으로 기존 졸업자들이 수행한 휨재의 국부좌굴 및 횡-비틀림 좌굴에 대한 실험 결과를 ANSYS라는 유한 요소 해석 프로그램을 수행하여 얻은 해석 결과와 그 값들을 비교하여 해석을 통하여 얻은 결과가 어느 정도 활용될 수 있는가를 판단하는데 본 논문의 목적이 있다고 할 수 있다. 연구 목적과 관련하여, 국부좌굴 및 횡-비틀림좌굴에 관한 문헌 조사와 실험 결과의 분석, 그리고 현행 설계기준의 배경 분석과 더불어 해석적 연구를 수행하였다. 실제 실험에 사용된 일반 구조용강 SM490과 고강도강 SM570, 그리고 Stainless Steel에 대하여 콤팩트 단면과 비콤팩트 단면에 대한 총 16개의 시험체를 선별하여 국부좌굴과 횡-비틀림 좌굴에 대한 해석을 수행하였다. 또한, 부재 크기, 구속조건, 강재의 기계적 특성, 하중부여등 모든 조건들은 실제 실험과 동일하게 하여 유한 요소 해석을 수행하였다. 본 논문의 해석적 연구를 통해 얻은 결론은 다음과 같다. 1. 국부좌굴에 대한 유한 요소 해석으로 얻은 최대하중과 최대모멘트를 실험 결과와 비교하여 볼 때, SM490 강재의 경우는 평균 4.6%정도 높게 나타났으며, SM570 강재와 Stainless Steel은 평균 10%정도 높게 나타났다. 횡-비틀림 좌굴에 대한 해석 결과를 실험 결과와 비교하여 볼 때, SM490과 SM570 강재는 실험에 의한 최대하중과 최대모멘트보다 평균 4%정도 낮게 나타났으나 Stainless Steel의 경우는 평균 5.6%정도 높게 나타났다. 결과적으로 구조 해석 프로그램을 이용한 유한 요소 해석 결과와 실험에 의한 결과는 비교적 만족할 만하다. 따라서 실험 전에는 해석을 통한 결과를 가지고 실험시의 부재의 거동 및 휨강도를 예측하는 데 많은 도움이 될 것이며, 또한 부재의 축소크기(Small Scale)에 대한 실험 후의 실험 결과와 해석 결과의 휨거동 및 휨강도를 비교한 결과가 크지 않은 오차범위내에 존재한다면, 실대크기(Large Scale)에 대한 해석을 통하여 실제 실대크기에 대한 실험 결과를 예측하는 데 또한 그 의의가 있다고 할 수 있다. 2. 국부좌굴과 횡-비틀림 좌굴 두가지 경우 모두, 좌굴의 발생 시점은 실험과 마찬가지로 최대하중에 도달하기 바로 직전이며, 최대하중에 도달한 후 좌굴의 진행에 따른 강성의 저하가 나타나기 시작했다. 3. 응력-변형율 관계를 나타내는 Data Table의 변화를 주며 해석을 수행한 결과, 실제의 응력-변형율 관계의 탄성구간은 강재의 항복강도까지의 기울기와 강성을 좌우하였으며, 탄소성구간은 최대강도까지의 기울기와 최대강도의 크기를 좌우하였고, 마지막으로 변형경화구간은 최대강도에 도달한 후의 강성에 영향을 주었다. 4. 국부좌굴의 경우, 실험 결과와 해석 결과 모두에서 세장단면에서 콤팩트 단면 구간으로의 연성도 분포는 SM490의 경우는 현행 규준에 적합한 기울기 형태를 보였으며, SM570은 거의 평행한 기울기로 연성도가 현저히 떨어졌으며, Stainless Steel의 경우에는 거의 직각에 가까운 기울기 형태로 그 연성도가 가장 뛰어났다.
최근 건물의 고층화 및 대형화에 따른 고강도 강재의 필요성과 더불어 아직 정립되지 않은 고강도강과 Stainless Steel의 기계적 특성에 관한 연구의 필요성으로 기존 졸업자들이 수행한 휨재의 국부좌굴 및 횡-비틀림 좌굴에 대한 실험 결과를 ANSYS라는 유한 요소 해석 프로그램을 수행하여 얻은 해석 결과와 그 값들을 비교하여 해석을 통하여 얻은 결과가 어느 정도 활용될 수 있는가를 판단하는데 본 논문의 목적이 있다고 할 수 있다. 연구 목적과 관련하여, 국부좌굴 및 횡-비틀림좌굴에 관한 문헌 조사와 실험 결과의 분석, 그리고 현행 설계기준의 배경 분석과 더불어 해석적 연구를 수행하였다. 실제 실험에 사용된 일반 구조용강 SM490과 고강도강 SM570, 그리고 Stainless Steel에 대하여 콤팩트 단면과 비콤팩트 단면에 대한 총 16개의 시험체를 선별하여 국부좌굴과 횡-비틀림 좌굴에 대한 해석을 수행하였다. 또한, 부재 크기, 구속조건, 강재의 기계적 특성, 하중부여등 모든 조건들은 실제 실험과 동일하게 하여 유한 요소 해석을 수행하였다. 본 논문의 해석적 연구를 통해 얻은 결론은 다음과 같다. 1. 국부좌굴에 대한 유한 요소 해석으로 얻은 최대하중과 최대모멘트를 실험 결과와 비교하여 볼 때, SM490 강재의 경우는 평균 4.6%정도 높게 나타났으며, SM570 강재와 Stainless Steel은 평균 10%정도 높게 나타났다. 횡-비틀림 좌굴에 대한 해석 결과를 실험 결과와 비교하여 볼 때, SM490과 SM570 강재는 실험에 의한 최대하중과 최대모멘트보다 평균 4%정도 낮게 나타났으나 Stainless Steel의 경우는 평균 5.6%정도 높게 나타났다. 결과적으로 구조 해석 프로그램을 이용한 유한 요소 해석 결과와 실험에 의한 결과는 비교적 만족할 만하다. 따라서 실험 전에는 해석을 통한 결과를 가지고 실험시의 부재의 거동 및 휨강도를 예측하는 데 많은 도움이 될 것이며, 또한 부재의 축소크기(Small Scale)에 대한 실험 후의 실험 결과와 해석 결과의 휨거동 및 휨강도를 비교한 결과가 크지 않은 오차범위내에 존재한다면, 실대크기(Large Scale)에 대한 해석을 통하여 실제 실대크기에 대한 실험 결과를 예측하는 데 또한 그 의의가 있다고 할 수 있다. 2. 국부좌굴과 횡-비틀림 좌굴 두가지 경우 모두, 좌굴의 발생 시점은 실험과 마찬가지로 최대하중에 도달하기 바로 직전이며, 최대하중에 도달한 후 좌굴의 진행에 따른 강성의 저하가 나타나기 시작했다. 3. 응력-변형율 관계를 나타내는 Data Table의 변화를 주며 해석을 수행한 결과, 실제의 응력-변형율 관계의 탄성구간은 강재의 항복강도까지의 기울기와 강성을 좌우하였으며, 탄소성구간은 최대강도까지의 기울기와 최대강도의 크기를 좌우하였고, 마지막으로 변형경화구간은 최대강도에 도달한 후의 강성에 영향을 주었다. 4. 국부좌굴의 경우, 실험 결과와 해석 결과 모두에서 세장단면에서 콤팩트 단면 구간으로의 연성도 분포는 SM490의 경우는 현행 규준에 적합한 기울기 형태를 보였으며, SM570은 거의 평행한 기울기로 연성도가 현저히 떨어졌으며, Stainless Steel의 경우에는 거의 직각에 가까운 기울기 형태로 그 연성도가 가장 뛰어났다.
Recently, the demand of high strength steels due to high rising or huge sizing of building structures and the research on the mechanical properties of high strength steels and stainless steel is being necessary. Therefore this thesis compares the experimental studies on the local buckling and latera...
Recently, the demand of high strength steels due to high rising or huge sizing of building structures and the research on the mechanical properties of high strength steels and stainless steel is being necessary. Therefore this thesis compares the experimental studies on the local buckling and lateral-torsional buckling accompanied by existing graduates with the analytical studies obtained by using the nonlinear finite element program, ANSYS 5.3. So the result from the analytical study is able to be the purpose to judge that to be utilized up to a certain degree. In this thesis, the analytical study performed local buckling and lateral -torsional buckling about sixteen specimens of beam selected from the structural steels of SM490, SM570 and Stainless Steels which were used real experimental study. And member size, boundary condition, the mechanical properties of structural steels and external force used equal method like real experimental study. The results of the study were able to be summarized as follow. 1. In the local buckling, SM490 steels appeared higher average 4.6% than the ultimate load, P. by experimental results, SM570 and Stainless Steels were higher average 10% degree. In the lateral-torsional buckling, SM490 and SM570 steels appeared lower average 4% than experimental results, but Stainless Steels were higher average 5.6% degree. For that reason, the analytical result to make use of FEM and the experimental result satisfy relatively. 2. In the both local and lateral-torsional buckling, the development point of buckling was prior to the time that was reached to maximum strength like experimental result, after reaching maximum strength the stiffness of member began to drop according to buckling's progress. 3. By the analytical result which made a change the Data Table which represented stress-strain relationship, elastic range influenced both inclination till yielding strength and stiffness, elasto-plastic range determined both inclination up to maximum strength and maximum strength and strain hardening range affected the stiffness after reaching maximum strength. 4. In case of local buckling, both experimental and analytical result, SM490 steels represented appropriate inclination according to the current specification from slender section to compact section in ductility distribution, SM570 steels exhibited the parallel inclination's distribution which ductility dropped considerably and Stainless Steels were remarkable as ductility showed the perpendiculer inclination's distribution.
Recently, the demand of high strength steels due to high rising or huge sizing of building structures and the research on the mechanical properties of high strength steels and stainless steel is being necessary. Therefore this thesis compares the experimental studies on the local buckling and lateral-torsional buckling accompanied by existing graduates with the analytical studies obtained by using the nonlinear finite element program, ANSYS 5.3. So the result from the analytical study is able to be the purpose to judge that to be utilized up to a certain degree. In this thesis, the analytical study performed local buckling and lateral -torsional buckling about sixteen specimens of beam selected from the structural steels of SM490, SM570 and Stainless Steels which were used real experimental study. And member size, boundary condition, the mechanical properties of structural steels and external force used equal method like real experimental study. The results of the study were able to be summarized as follow. 1. In the local buckling, SM490 steels appeared higher average 4.6% than the ultimate load, P. by experimental results, SM570 and Stainless Steels were higher average 10% degree. In the lateral-torsional buckling, SM490 and SM570 steels appeared lower average 4% than experimental results, but Stainless Steels were higher average 5.6% degree. For that reason, the analytical result to make use of FEM and the experimental result satisfy relatively. 2. In the both local and lateral-torsional buckling, the development point of buckling was prior to the time that was reached to maximum strength like experimental result, after reaching maximum strength the stiffness of member began to drop according to buckling's progress. 3. By the analytical result which made a change the Data Table which represented stress-strain relationship, elastic range influenced both inclination till yielding strength and stiffness, elasto-plastic range determined both inclination up to maximum strength and maximum strength and strain hardening range affected the stiffness after reaching maximum strength. 4. In case of local buckling, both experimental and analytical result, SM490 steels represented appropriate inclination according to the current specification from slender section to compact section in ductility distribution, SM570 steels exhibited the parallel inclination's distribution which ductility dropped considerably and Stainless Steels were remarkable as ductility showed the perpendiculer inclination's distribution.
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