구조가 점차적으로 로드되면 특정 하중 레벨에서 구조의 구성이 이전보다 현저하게 빠른 속도로 변경되기 시작할 가능성이 매우 큽니다.
이 섹션은 연결된 하중 변형 경로에서 기울기 및/또는 곡률의 뚜렷한 변화가 있는 섹션으로 쉽게 인식할 수 있습니다. 일반적으로 이러한 변화는 연화 유형입니다. 즉, 기울기는 감소하고 변위는 이전보다 빠르게 증가하며 현저한 형상의 변화가 수반됩니다. 이러한 동작을 일반적인 용어로 좌굴이라고 합니다. 좌굴은 두 가지 주요 유형, 즉 완전한 구조 및 불완전한 구조의 좌굴로 구분됩니다.
완전한 구조의 좌굴
하중이 증가하면 완전한 구조는 처음에 안정성 및 좌굴: 직선 기둥, 안정성 및 좌굴: 평판 및 안정성 및 좌굴: 원통형 쉘의 1차(또는 기본) 평형 경로 AB를 따릅니다. 이 단계 중에는 가장 약한 방향(즉, 가로 또는 평면 이탈 방향)에 대한 구조의 강성이 점차적으로 저하됩니다. 분기점이라는 점 B에서 구조는 (현재) 최소 저항선을 따라 좌굴됩니다. 이런 형식의 좌굴은 단단한 멤브레인(축) 우세 경로에서 유연한 벤딩 우세 경로로의 천이로 볼 수 있습니다. 얇은 빔과 벽이 얇은 플레이트 및 쉘은 굴곡 방향보다 축 방향으로 훨씬 더 단단하기 때문에 가장 쉽게 좌굴될 수 있습니다.
안정성 및 좌굴: 직선 기둥, 안정성 및 좌굴: 평판 및 안정성 및 좌굴: 원통형 쉘의 경로 BC를 2차 또는 좌굴 후 경로라고 합니다. 분기 후 구조의 안정성은 B의 2차 경로 기울기로 특징지어집니다. 따라서 B의 평형 상태는 중립(안정성 및 좌굴: 직선 기둥), 안정(안정성 및 좌굴: 평판) 및 불안정(안정성 및 좌굴: 원통형 쉘)입니다.
불안정 사례에서 하중을 마음대로 조금씩 늘리면 구조가 인접한 안정적 평형 구성(예: 안정성 및 좌굴: 원통형 쉘에서 체인 도트 경로 BD)으로 바로 이동합니다. 이런 현상을 스냅스루 좌굴이라고 합니다. 안정성 및 좌굴: 원통형 쉘의 솔리드 곡선 경로 BCD로 표시된 다른 좌굴 후 경로는 스냅스루가 방지된 경우에 발생하는 이론적인 평형 상태를 추적하고 하중은 점 C에서 안정적 경로를 다시 얻을 때까지 점진적으로 제거됩니다.
안정성 및 좌굴: 직선 기둥
안정성 및 좌굴: 평판
안정성 및 좌굴: 원통형 쉘
분명 설계자 관점에서는 안정적인 좌굴 후 경로가 바람직하지만 변위가 허용 가능한 상태로 유지되는 경우 사용 가능한 좌굴 후 강도를 늘려 사용하는 것이 일반적입니다. 하지만 불안정한 평형 경로는 동적 스냅스루가 일반적으로 수반되기 때문에 거의 허용되지 않습니다. 또한 불안정한 좌굴을 보여주는 구조는 종종 결점에 민감합니다. 즉, 최대 또는 임계 하중 용량은 초기 결점의 매우 작은 크기 및 형상 변화에 민감합니다.
불완전한 구조의 좌굴
실제 구조는 완벽할 수 없습니다. 일반적으로 지오메트리, 하중, 경계 조건 또는 재료 속성의 작은 결점에 의해서 실제 분기가 발생되지 않을 수 있습니다. 교차하여 기울기 불연속성을 형성하는 1차 및 2차 경로 대신 두 경로 모두 로컬에서 곡선을 이루어 고유한 연속 솔루션 하나를 형성합니다. 결과 좌굴 후 경로는 안정성 및 좌굴: 직선 기둥, 안정성 및 좌굴: 평판 및 안정성 및 좌굴: 원통형 쉘에서 점선으로 표시됩니다. 결점의 크기가 감소할수록 곡률의 변화가 더 많이 지역화됩니다. 완전한 구조가 불안정한 분기점을 표시하는 위치에 불완전한 구조는 제한점( 안정성 및 좌굴: 원통형 쉘의 점 L1)을 표시합니다.
좌굴 후 경로를 더 따라가면 두 번째 제한점이 표시되지만 이번에는 하중 변형 곡선에서 최소값( 안정성 및 좌굴: 원통형 쉘의 점 L2)이 됩니다. 완전한 구조와 유사한 불안정한 경로 L1L2를 실제로 따르지는 않습니다. 대신 체인 도트 경로 L1F로 표시된 순간적인 스냅스루 좌굴이 발생합니다. 일반적으로 완전한 구조의 좌굴에는 분기가 포함되지만 항상 그런 것은 아닙니다. 대신 적용된 경계 조건으로 인해 파괴할 수 없는 대칭이 좌굴 전 모드 형상에 포함되어 있을 때마다 제한점을 통한 불안정한 좌굴이 발생할 수 있습니다. 이러한 이유로 분기 좌굴은 대칭 파괴라고도 합니다.
해석 고려사항
대칭을 포함하는 완전한 구조의 비선형 증분 해석을 수행하는 경우 대칭을 파괴하려면 구조에 작은 결점을 할당해야 합니다. 그렇지 않을 경우 솔루션이 실제 좌굴 후 경로의 분기 대신 기본 평형 경로를 계속 따를 수 있습니다. 이런 경우에 대한 예는 동축 하중을 받는 직선 기둥 및 평면 하중을 받는 평판에서 발생할 수 있습니다. 두 번째 예는 냉각 해석 결과가 없는 평판 제품에서 변형 해석을 수행하여 실현할 수 있습니다. 이러한 경우에 권장되는 절차는 형상이 예상 좌굴 모드 형상에 해당하는 작은 지오메트리 결점을 만드는 것입니다. 좌굴 모드 형상을 알 수 없는 경우 평면 이탈 형상을 사용할 수 있습니다.