Improved Finite Element Models for Analysis of Plate Structures

평판구조물의 해석을 위한 개선된 유한요소모델의 개발

The applications of reduced integration technique, addition of nonconforming modes, and their coupling to the Mindlin plate elements to improve their basic behavior are reviewed and the establishment of a series of new plate elements by combined use of these schemes are presented in this paper. The element formulation is based upon quadratic Mindlin plate concept. The results obtained by new elements converged to the exact solutions very rapidly as the mesh is refined and showed reliable solutions even for severely distorted meshes. The new elements have the requisite numbers of zero eigenvalues associated with rigid body modes to avoid the spurious zero energy modes. These elements are shown to be applicable to the wide range of plate problems, giving a high accuracy for both thick and thin plates.

본 연구에서는 Mindlin 평판요소의 개선을 위하여 사용되고 있는 감차적분방법과 비적합 변위형의 추가방법에 대한 재검토가 이루어졌으며, 이 두방법을 혼합 사용하여 개발한 새로운 평판유한요소가 제시되었다. 요소는 2차 Mindlin 평판이론에 의하여 수식화되었다. 개발된 평판요소를 이용하여 구한 수치해석 결과는 이론치에 매우 빨리 수렴하여, 요소의 찌그러짐(distortion)에 관계없이 신뢰성 있는 결과를 보여주었다. 또한 개발된 요소들은 강체운동(rigid body motion)에 필요한 최소의 zero eigenvalue를 가지며, 두꺼운 평판은 물론 아주 얇은 평판의 해석에서도 항상 좋은 결과를 보여주었다.