In this work, the structural response of thin-walled, composite beams with built-in twist angles is analyzed using a mixed beam approach. The analytical model includes the effects of elastic couplings, shell wall thickness, and torsion warping. Reissner's semi-complimentary energy functional is used to describe the beam theory and also to deal with the mixed-nature in the beam kinematics. The bending and torsion related warpings introduced by the non-zero pretwist angles are derived in closed-form through the proposed beam formulation. The theory is validated with available literature and detailed finite element analysis results for rectangular solid section beams with elastic couplings. Very good correlation has been obtained for the cases considered.

본 연구에서는 혼합 보 이론을 이용하여 초기 비틀림 각을 갖는 박벽 복합재료 보에 대한 정적 거동 해석을 수행하였다. 보 해석 모델은 복합재료의 연계특성 및 박벽 두께효과, 그리고 비틀림 워핑을 고려하고 있다. 보의 인장-굽힘-비틀림 정적 거동에 대한 혼합적인 요소를 효과적으로 고려함과 동시에 보의 이론 전개를 위해 Reissner의 반보족에너지 함수를 도입하였다. 초기 비틀림 각의 도입에 따른 굽힘 및 비틀림 관련 워핑함수를 특별한 가설에 의존하지 않고 엄밀하게 유도하였다. 개발된 보 이론의 신뢰성을 제고하기 위한 일환으로 탄성적으로 연계된 복합재료 보에 대해 정적 구조해석을 수행하였으며, 해석 결과를 기존의 이론 및 유한요소 해석결과와 비교하여 그 타당성을 확보하였다.

Keywords: mixed beam, thin-walled beam, elastic couplings, pretwist angle, warpings

Keywords: 혼합 보, 박벽 보, 탄성 연계, 초기 비틀림 각, 워핑