The Development of a Non-Linear Finite Element Model for Ductile Fracture Analysis - For Mini-Computer -

연성파괴 해석을 위한 비선형 유한요소 모델의 개발 -소형 컴퓨터를 위한 -

In this paper, the frontal method based elastic-plastic F.E.M. program for mini-computer was developed. Since, the executable source program size was restricted by the system core memory size on the mini-computer, the active variables were memorized by the element base and the nonactive varables were memorized to the external disc file. The active variables of the finally developed program were reduced enough to execute about 1,000 freedom finite element on the mini-computer on which available variables were restricted as 32,767 integers. A modified CT fracture test specimen was examined to test the developed program. The calculated results were compared with experimental results concerning on the crack tip plastic deformation zone. Recrystallization technique was adopted to visualize the intensive plastic deformation regions. The Von-Mises criterion based calculation results were well agreed with the experimental results in the intensive plastic region which was over than 2% offset strain. The F.E.M. results using the developed program were well agreed with the theoritical plastic boundary which was calculated by the stress intensity factor as r$_{p}$=(K$_{1}$$^{2}$/2.pi..sigma.$_{y}$$^{2}$).f(.theta.).).).

본 연구에서는 선단요소 해법의 방법을 토대로 소형컴퓨터를 위한 비선형 유한요소의 개발을 시도한 것이다. 주로 참조한 선단요소 해법의 프로그램은 Hinton과 Owen이 작성한 프로그램이며 원판메모리를 최대로 활용하여, 활동변수를 최소화 시키므로써, 실제 소형컴퓨터인 HP-3000II(512KB) 컴퓨터에서 총 자유도가 1000정도 되는 유한요소까지는, 해석이 가능하도록 만들어지게 되었다. 이와같이 완성된 프로그램의 응용성과 신뢰성을 검토해 보기 위해서 표준 CT 시편의 유한요소 를 작성하여(124 element, 428 node, 941 freedom) 크랙선단에 형성되는 소성역의 형상과 소성변형 크기를 수치적으로 추적하여 본 결과, 실험결과와 매우 잘 일치함을 볼 수 있어서 프로그램의 신뢰성을 확인 할 수 있었다. 이때 실험은 SUS-304스테인 레스강단의 소성역을 형성시킨다음, 재결정 방법에 의해 소성역의 형상과 크기를 가시 화 및 정량화 하여서 계산결과와 비교 하였다.