한국전산구조공학회논문집 (Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea)

  • 제19권3호
  • /
  • Pages.259-269
  • /
  • 2006
  • /
  • 1229-3059(pISSN)
  • /
  • 2287-2302(eISSN)
한국전산구조공학회 (Computational Structural Engineering Institute of Korea)
권호 표지

점탄성 원통의 모드 I 균열 해석

Numerical Analysis of Viscoelastic Cylinders with Mode I Cracks

  • 심우진 (금오공과대학교 기계공학부) ;
  • 오근 (금오공과대학교 기계설계공학과 대학원)
  • 발행 : 2006.09.01
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

원환균열과 원주균열을 지닌 축대칭 선형 점탄성 중실축과 중공축이 외력을 받을 때 파괴역학 변수로서 응력확대계수, 에너지방출률 그리고 균열개구변위의 수치해를 유한요소해법을 이용하여 구한다. 균열선단에서는 응력의 특이성을 지닌 1/4절점 삼각형 특이요소가 사용된다. 또한 수치해를 비교 검증하기 위해 탄성-점탄성 상응원리를 이용하여 선형파괴역학의 탄성해들로부터 점탄성 이론해가 유도 제시된다. 해석에 사용되는 점탄성 물성은 체적변형은 탄성적이고 전단변형은 표준선형고체처럼 거동한다고 가정한다. 제시된 수치해법과 이론해는 축대칭 점탄성 거동 연구에 중요한 자료가 된다.

In this paper, the stress intensity factor, energy release rate and crack opening displacement are computed using the finite element method for axisymmetric viscoelastic cylinders with the penny-shaped and circumferential cracks. The triangular elements with quarter point nodes are used to describe the stress singularity around the crack edge. The analytical solutions are also derived by using the elastic-viscoelastic correspondence principle and compared with the numerical results to show the validity and accuracy of the presented method. Viscoelastic materials are assumed to behave elastically in dilatation and like a three-parameter standard linear solid.

키워드

참고문헌

  1. 심우진, 오근 (2005), 축대칭 선형 점탄성 구조물의 정적유한요소해석, 한국전산구조학회논문집, 18(3), pp.321-332
  2. 심우진, 이성희 (2004), 충격하중을 받는 점탄성 균열의 응력확대계수 계산, 대한기계학회논문집 A권, 28(10), pp.1583-1589
  3. 이강용, 양지혁 (1998), 열하중하에 있는 IC 패키지의 점탄성 파괴해석, 한국정밀공학회지, 15(1), pp.43-50
  4. 이상순 (2001), 반도체 칩 접착 계면에 존재하는 모서리 균열 거동에 대한 점탄성 해석, 한국전산구조공학회논문집, 14(3), pp.309-315
  5. 이상순, 박명규, 서창민 (2003), 균열이 있는 선형 점탄성체의 변형에너지 방출률 G(t)에 대한 경계요소해석, 대한기계학회논문집 A권, 27(12), pp.2072-2078
  6. Anderson T .L. (199S). Fracture Mechanics. 2nd edn., CRC Press. Boca Raton
  7. Barsoum R.S. (1976), On the Use of Isoparametric Finite Elements in Linear Fracture Mechanics. Int. J. Num. Meth. Eng., 10. pp.25-37 https://doi.org/10.1002/nme.1620100103
  8. Chen Y.Z. (2004), Stress Intensity Factors in a Finite Cracked Cylinder Made of Functionally Graded Materials. International Journal of Pressure Vessels and Piping. 81 (12). pp.941-947 https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2004.05.008
  9. Christensen R.M. (1982). Theory of Viscoelasticity. 2nd edn., Academic Press. New York. p.364
  10. Hilton P.D., Sih G.C. (1973), Method of Analysis and Solutions of Crack Problems. G.C. Sih(Ed.). Mechanics of Fracture I: Methods of Analysis and Solutions of Crack Problems. Noordhoff. Leyden. pp.426-483
  11. Mackerle J. (2004). Creep and Creep Fracture/ Damage Finite Element Modelling of Engineering Materials and Structures: Addendum. Int. J. Pressure Vessels Piping. 81. pp.381-392 https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2004.03.007
  12. Mesquita A.D., Coda H.B. (2002), Alternative Kelvin Viscoelastic Procedure for Finite Elements. Applied Mathematical Modelling. 26(4), pp.501-516 https://doi.org/10.1016/S0307-904X(01)00048-8
  13. Owen D.R.J., Fawkes A.J. (1983). Engineering Fracture Mechanics. Pineridge Press. p.305
  14. Tada H., Paris P.C., Irwin G.R. (2000). The Stress Analysis of Cracks Handbook. 3rd edn. Professional Engineering Publishing. London. p.660