A Nonlinear Analysis of Two-Dimensional Beam Finite Elements

2차원(次元) 보 유한요소(有限要素) 비선형(非線型) 해석(解析)

A nonlinear formulation of a beam finite element(NB6) on the total Lagrangian mode for the geometrically nonlinear analysis of two-dimensional elastic framed structures is presented. The NB6 beam element has been degenerated from the three-dimensional continuum by introducing the deep beam assumptions and consists of three reference nodes and three relative nodes. The element characteristics are derived by discretizing the beam equations of motion using the Galerkin weighted residual method and are reduced-integrated repeatedly for each loading step by the Newton-Raphson iteration techpique. Several numerical examples are given to demonstrate the accuracy and versatility of the proposed nonlinear NB6 beam element.

본(本) 연구(硏究)에서는 2차원(次元) 탄성(彈性) 뼈대 구조물(構造物)의 기하학적(幾何學的) 비선형(非線型) 해석(解析)을 위하여 Total Lagrangian 방법(方法)에 의한 보 유한요소(有限要素)(NB6)의 Formulation을 보여주고 있다. 이 보 요소(要素)는 3 차원(次元) 연속체(連續體)로부터 깊은 보 가정(假定) 이용(利用)하여 유도(誘導)되며 3개(個)의 기준절점(基準節點)과 3개(個)의 상대절점(相對節點)으로 이루어진다. 보의 운동방정식(運動方程式)은 Galerkin의 가중잔차법(加重殘差法)으로 Discretization 되며 요소강도(要素剛度) 및 질량(質量)매트릭스는 Newton-Raphson 방법(方法)으로 해하중(每荷重) 단계(段階)마다 반복계산(反復計算)되어 감소적분법(減少積分法)으로 구해진다. 본(本) 연구(硏究)에서 제안(提案)되는 NB6 비선형(非線形) 보 요소(要素) 정확도(正確度)와 효율성(效率性) 고찰(考察)하기 위하여 몇 가지 예제(例題) 해석(解析)하였다.