고유치문제 형성에 의한 평면판의 탄소성 좌굴 특성 해석

Analysis of Eelasto-Plastic Buckling Characteristics of Plates Using Eigenvalue Formulation

판의 탄소성 좌굴문제는 판 구조의 해석과 설계시의 중요성으로 인하여 상당한 관심이 모아져 온 분야이다. 본 연구에서는 유한요소법에 의한 효율적인 탄소성 좌굴해석 프로그램을 개발하였다. 탄소성 강성행렬을 구성하기 위한 소성이론으로는 실험결과와 잘 일치하는 Stowell의 변형이론을 사용하였으며, 좌굴하중을 해석하기 위해서는 고유치해석에 의한 반복기법을 사용하였다. 고유치해석에서는 불필요한 고유치의 계산을 피할 수 있는 subspace반복기법을 사용하였다. 해석결과를 Stowell이 제시한 이론해와 Pride에 의한 실험결과와 비교하여 프로그램의 타당성을 보이고, 이를 이용하여 단순지지, 또는 고정된 경계조건에 대하여 일축 또는 이축응력이 작용되는 여러 경우에 대하여 좌굴하중을 구하였다. 또한, 탄소성 좌굴에 미치는 형상비의 영향을 검토하였다.

Recently, the finite element method has been sucessfully extended to treat the rather complex phenomena such as nonlinear buckling problems which are of considerable practical interest. In this study, a finite element program to evaluate the elasto-plastic buckling stress is developed. The Stowell's deformation theory for the plastic buckling of flat plates, which is in good agreement with experimental results, is used to evaluate bending stiffness matrix. A bifurcation analysis is performed to compute the elasto-plastic buckling stress. The subspace iteration method is employed to find the eigenvalues. The results are compared with corresponding exact solutions to the governing equations presented by Stowell and also with experimental data due to Pride. The developed program is applied to obtain elastic and elasto-plastic buckling stresses for various loading cases. The effect of different plate aspect ratio is also investigated.