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대한기계학회 Journal of Mechanical Science and Technology Journal of Mechanical Science and Technology Vol.19 No.12
발행연도
2005.12
수록면
2,187 - 2,196 (10page)

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In this paper, the stiffness and the mass matrices for the in-plane motion of a thin circular beam element are derived respectively from the strain energy and the kinetic energy by using the natural shape functions of the exact in-plane displacements which are obtained from an integration of the differential equations of a thin circular beam element in static equilibrium. The matrices are formulated in the local polar coordinate system and in the global Cartesian coordinate system with the effects of shear deformation and rotary inertia. Some numerical examples are performed to verify the element formulation and its analysis capability. The comparison of the FEM results with the theoretical ones shows that the element can describe quite efficiently and accurately the in-plane motion of thin circular beams. The stiffness and the mass matrices with respect to the coefficient vector of shape functions are presented in appendix to be utilized directly in applications without any numerical integration for their formulation.

목차

Abstract

1. Introduction

2. Thin Circular Beam Element

3. Numerical Examples

4. Conclusions

Acknowledgments

References

Appendix

참고문헌 (15)

참고문헌 신청
Ashwell, D. G., Sabir, A. B. and Roberts, T. M., 1971, "Further Studies in the Applications of Curved Finite Elements to Circular Arches," International Journal of Mechanical Science, Vol.13, pp.507~517. google schola Choi, J. K. and Lim, J. K., 1993, "Simple Curved Shear Beam Elements," Communications in Numerical Methods in Engineering, Vol.9, pp.659~669. google schola Cowper, G. R., 1966, "The Shear Coefficient in Timoshenko's Beam Theory," Transactions of ASME, Journal of Applied Mechanics, Vol.33, pp.335~340. google schola Davis, R., Henshell, R. D. and Warburton, G. B., 1972, "Constant Curvature Beam Finite Elements for In-Plane Vibration," Journal of Sound and Vibration, Vol.25, No.4, pp.561~576. google schola Guimaraes, J. E. F. and Heppler, G. R., 1992, "On Trigonometric Basis Functions for C1 Curved Beam Finite Elements," Computers & Structures, Vol.45, No.2, pp.405~413. google schola

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