한국지반공학회지:지반 (Geotechnical Engineering)

한국지반공학회 (Korean Geotechnical Society)
권호 표지

탄소성 구성 모델의 수치 응력 적분을 위한 단계분할 절차에 관한 연구

Modification of the Sloan치s Substepping Scheme for the Numerical Stress Integration of Elasto-plastic Constitutive Models

  • 김범상 (정회원, SK건설 연구소) ;
  • 정충기 (정회원, 서울대학교 공과대학 토목공학과)
  • 발행 : 1998.08.01
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초록

탄소성 유한 요소 해석은 기지의 변형률 증분에 대한 응력 적분을 필요로 하며, 탄소성 구성 모델의 경우 특별한 경우를 제외하고는 해석적인 응력 적분이 불가능하고 수치적인 방법을 필요로 한다. 이때 응력 수치 적분의 정확도가 비선형 유한요소해의 전체적인 정확도에 상당히 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 탄소성 구성 관계의 응력 적분을 위하여 외연적 방법중의 하나로서 Sloan이 제안한 단계분할 절차를 보완하여 안정적이고 정착한 응력 수치 적분법을 제시하고자 한다. 수정 오일러 절차에 따른 오차 조절의 기본 개념은 그대로 사용하고 오차를 평가하는 기준에 응력 수준이 영향을 미치는 단점을 보완하여 응력 수준에 관계없는 안정적이고 정확한 수치 적분법을 제시하였으며, 그 결과의 신뢰성을 삼축시험모사를 이용하여 검증하였다.

Elasto-plastic finite element analysis of geotechnical boundary value problems necessitate the stress integration for the known strain increments. For the elasto-plastic constitutive model, the stress integration is generally achieved by numerical schemes, because analytical integration is impossible for general strain path. In this case, the accuracy of numerical stress integration has an important role on the overall accuracy of nonlinear finite element solution. In this study, the Sloan's substepping method which is one of explicit integration methods has been adopted and iris applicability has been checked. The unstability and inaccuracy of ifs results initiated from initial stress level were revealed. So. a new modified numerical integration method which employs the basic concept of modified Euler scheme for error control is proposed and accuracy and stability of the solutions are confirmed by triaxial test simulation.

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참고문헌

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