Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea ISSN:1229-3059(Print) 2287-2302(Online) 한국전산구조공학회 논문집

Joints, fasteners or connected parts frequently have a significant effect on the dynamical behavior of assembled mechanical structures. Therefore, the analytical prediction of structural responses depends on the accuracy of joint modeling. This paper deals with the formulation and analysis of dynamic mechanism for joint flexibilities whose relevant magnitudes of stiffnesses are investigated by using linear and torsional springs. The equation of motion is derived by using a generic joint in the middle of clamped-clamped beam. A reanalysis due to changes in magnitudes of joint stiffnesses is based on the reduced analysis where the binomial series terms are used as basis vectors. The solution procedures are straightforward and the method can be readily used with a general finite element method. The computational effort needed by this approach is usually much smaller than the effort needed for complete vibration analysis. Two numerical examples show that accurate results are obtained efficiently by reducing the number of degree in the reduced model.

기계 구조물에서 부재의 결합부가 시스템 전체의 동적 거동에 매우 심각한 영향을 미치고 있다. 따라서 동적인 응답의 정확한 예측은 이러한 결합부를 어떻게 모델링 하느냐에 달려 있다고 해도 과언이 아니다. 본 논문에서는 결합부의 유연성을 정량적으로 표현하기 위하여 서로 대칭이고 마주보는 외팔보의 중앙에 선형 및 비틀림 스프링을 결합부에 이식하였다. 이를 바탕으로 결합부의 강성 변화에 따른 시스템의 재해석은 축약법과 유한요소법으로 계산하였다. 이항 급수로 표현되는 기저 벡터의 수에 따라서 전체 모델의 크기는 획기적으로 감소되어 축약 모델로 매우 짧은 시간에 효율적으로 계산할 수 있었다. 본 연구에서는 두 가지 경우의 수치해석 예가 제시되어 축약 모델의 결과가 정밀해와 잘 일치함을 보여주고 있다.