A Study on the Ultimate Strength Analysis of Damaged Tubular Members

손상원통부재(損傷圓筒部材)의 최종강도(最終强度) 해석(解析)에 관한 연구(硏究)

In this paper, the formulation of a new simplified finite element is made to analyze the ultimate strength of damaged tubular members subjected to combined axial force and end moment. A damaged tubular member that has the bending deformation and the local dent is modeled by beam elements. Tangent elastic stiffness matrix of a beam element which contains the effect of the geometric nonlinearity is derived by using the updated Lagrangian approach. Here the contribution of the stiffness in the dented area is neglected since its resistance against the external loads is considered to be small. A fully plastic interaction curve of the element under combined loads taking account of the local dent effect is selected as a yielding criterion at each nodal point. Also tangent elasto-plastic stiffness matrix of the element is formulated by plastic node method. Comparison with the present solution and the existing experimental results is made showing that the present method gives quite an accurate solution.

본 연구에서는 축력과 굽힘모멘트의 조합하중(組合荷重)을 받는 손상원통부재의 최종강도(最終强度)를 해석하기위하여 간이유한요소해석이론을 정식화한다. 여기서, 굽힘 및 국부손상이 존재하는 원통부재(圓筒部材)를 보요소로 모델링하며, 각요소의 접선탄성강성행렬(接線彈性剛性行列)은 기하학적 비선형 효과를 고려하여 updated Lagrangian 기법에 의하여 도출한다. 이때, 국부손상부위의 강성이 외력에 대한 저항에 기여하는 정도는 비교적 작다고 생각되므로 요소의 강성평가시에 국부손상부위의 강성은 무시한다. 요소의 소성화는 국부손상부위의 영향을 고려한 전단면(全斷面) 소성강도(塑性强度) 상관관계식을 적용하여 요소의 각절점에서 판정하며, 접선(接線) 탄소성(彈塑性) 강성행렬(剛性行列)은 소성절점법(塑性節點法)에 의하여 계산한다. 마지막으로 본 연구에서 정식화한 해석법을 바탕으로 컴퓨터프로그램을 작성하고 실험 등에 의하여 얻어진 기존의 결과에 대해 재해석하여 본해석법의 정도와 유용성을 확인한다.