• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제13권4호
• /
• pp.449-459
• /
• 2000

기존의 Mindlin이론을 바탕으로 한 감절점 쉘 요소는 두께가 두꺼운 쉘 구조를 해석할 경우 매우 좋은 결과가 얻어지는 것으로 알려져 있다. 그러나 두께가 얇은 쉘의 경우 전단구속 및 막구속 현상으로 인해 요소의 강성이 과대하게 평가되는 것으로 나타났다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 서로 다른 두 가지 막 및 전단 구속 해결방법을 조합하여 쉘 요소에 적용하였다. 첫 번째 요소는 전단 변형률에 가정된 전단변형률을 적용하였고, 막 변형률에는 감차적분법을 적용하였다. 두 번째 요소의 경우, 막 변형률과 전단 변형률 모두에 가정된 전단 변형률을 적용하여 쉘 구조해석을 수행하였다. 여러 가지 수치 해석을 수행한 결과, 두 가지 쉘 요소가 빠른 수렴성을 가지고 있는 것으로 나타났으며, 막 구속과 전단 구속 현상이 제거된 것을 나타났다.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제15권3호
• /
• pp.751-756
• /
• 1991

본 연구에서는 Ashwell이 제시한 변형률요소를 전단효과를 고려한 두꺼운 곡 선보 요소에 적용 하였다. 막 변형률, 곡률, 전단변형률 각각에 독립된 변형률 함수 를 가정하여 미분 방정식의 일반해를 구하면 정확한 강체변위의 표현은 물론, 강성과 잉현상을 피할 수 있고 얇은 곡선보에서 두꺼운 곡선보에 이르기까지 보의 해석에 있 어서, 2절점으로 구성되는 적은 자유도수에서 높은 정확도를 보여주는 간편하고도 효 율적인 요소를 개발하고자 하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제8권4호
• /
• pp.107-114
• /
• 2004

본 논문에서는 복합적층판의 유한요소해석을 위해 직접수정법으로 간단히 개선된 8절점 유한요소를 제안하였다. 우선, 9절점 등매개변수 요소와 동일한 조건하에서 이차다항식을 표현할 수 있도록 형상함수를 수정하며, 이를 외시적(explicit)으로 표현하였다. 전단보정계수를 갖는 1차전단변형이론을 고차전단변형이론에 근거하여 간단히 개선함으로써 두께방향으로 전단응력 및 변형률이 포물선 분포를 가지도록 하였다. 더 이상의 전단보정계수가 필요하지 않다. 따라서 간단한 직접수정법 즉, 형상함수의 수정, 1차전단변형이론의 개선 및 가정변형률을 조합함으로써 8절점 유한요소의 성능을 개선하였다. 제안된 유한요소를 이용하여 복합적층판의 정적, 좌굴 및 자유진동 수치해석을 실시하여 비교 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제11권12호
• /
• pp.5199-5206
• /
• 2010

본 논문에서는 개선된 자연변형률 쉘 요소를 이용한 적층복합판의 좌굴하중을 연구하였다. 면내 잠김과 전단 잠김 현상을 극복하기 위하여 가정자연변형률 방법을 이용하였고, 면내 압축 및 전단하중이 작용하는 경우에 폭-두께 비 및 파이버의 보강방향의 변화에 따른 적층복합판의 고유치 문제를 연구하였다. 쉘 요소의 성능 향상을 위해 새로운 보간점의 조합을 이용한 가정변형률 방법을 사용하였으며 전단보정계수 없이 전단변형을 고려할 수 있는 개선된 1차 전단변형이론을 적용하였다. 본 연구의 결과를 검증하기 위해 참고문헌의 결과들과 비교 분석하였으며 새로운 예제도 추가적으로 연구하였다. 해석결과는 참고문헌의 결과들과 잘 일치함을 알 수 있었다. 면내 전단하중에 의한 좌굴하중의 예측은 향후 관련 연구에 비교자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제16권4호
• /
• pp.353-367
• /
• 2003

이 논문에서는 단조증가하중 하에서 철근콘크리트 전단벽의 수치해석을 위해 개발된 재료모델을 반복하중을 포함한 일반적인 하중 하에서의 구조 거동을 효과적으로 모사하기 위한 해석모델로 확장하여 제안하고 있다. 먼저 재료모델을 구성함에 있어 하중이력에 따라 인장과 압축이 교대로 작용하는 콘크리트는 기본적으로 회전균열모델을 따르는 직교이방성 재료로써 가정하였고, 직교하는 축에 대해 인장과 압축을 오가는 이력곡선을 중심으로 등가의 일축응력-변형률 관계를 정의하였다. 나아가 철근은 평균응력-변형률 개념을 통해 단조증가 상태의 응력-변형률 관계를 구성하였고, 역전된 반복하중으로 인해 발생하는 Bausc-hinger 효과를 고려하여 이력곡선을 정의하였으며, 전단 효과를 고려하기 위해 전단지간 비에 따라 기존에 제안된 이력곡선을 수정하였다. 특히 해석과정의 효율성을 도모하고 변형연화 거동특성 등 일반적인 하중-변위 평형경로를 갖는 철근콘크리트 구조물의 비선형 해석을 위해 arc-length 기법을 도입하였다. 또한 제안된 수치해석모델에 대한 효율성을 검증하기 위해 요소단위의 철근콘크리트 판넬 시험체와 대표적인 전단벽 시험체의 반복하중 이력에 따른 하중-변위 관계 등 전단에 의해 지배를 받는 구조체에 대한 해석 결과와의 비교가 이루어졌다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제11권6호
• /
• pp.2284-2291
• /
• 2010

본 논문에서는 회전관성과 전단변형이 고려된 8절점 쉘 요소를 이용한 판의 진동해석을 연구하였다. 면내 잠김과 전단 잠김 현상을 극복하기 위하여 가정자연변형률 방법을 이용하였다. 8절점 쉘 요소의 성능 향상을 위해 새로운 보간점의 조합을 이용한 가정변형률 방법을 사용하였다. Reissner-Mindlin 이론에 근거한 개선된 1차 전단변형이론을 적용하여 회전관성을 고려하였으며 전단보정계수를 사용하지 않았다. 본 연구의 결과를 검증하기 위해 참고문헌의 직사각형 판의 동적 해석결과를 제시하였다. 해석결과는 참고문헌의 결과와 잘 일치하였다. 또한 감쇄효과가 고려된 판의 진동해석을 수행하였다.

• Composites Research
• /
• 제16권4호
• /
• pp.1-9
• /
• 2003

타이어 벨트층의 층간거동을 모사하기 위하여 2층 복합적층판을 고려하였다. 벨트층내의 층간전단응력 및 변형률을 측정하기위하여 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 폭방향 전단변형률은 핀 이용법을 활용하여 측정되었다. 이들 실험 측정값은 적층판의 중앙부에서는 고전적층판이론과 그리고, 양가장자리부에서는 Kassapoglou 및 Kelsey의 이혼과 비교 하였다. 고무는 선형탄성체의 가정하였으며. 고투/코드 복한적층판은 직교이방성재질로 단순화 하였다 해석결과로부터, 층간박리의 원인인 층간전단응력은 고무내부의 양가장자리부에서 가장 큰 값을 보였다. 결과값은 중앙영역에서 고전적 층판이론과 매우 잘 일치하였으며. 양가장자리부에서는 이론값들과는 다소 차이를 보였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제2권3호
• /
• pp.75-86
• /
• 1982

본 연구에서는 3절점, 6자유도를 갖는, 종래의 Timoshenko 보 이론에 근거한 깊은 보(Thick beam) 요소(DB6)와 3절점, 7자유도를 갖는 3차 축방향변위를 가정한 고차 보 요소(DB7)의 3차원 연속체로부터의 Degeneration을 보여 주고 있다. DB6 보 요소는 전단변형률의 비살제적인 선형분포를 보완하기 위하여 전단계수(shear coefficient)를 도입하고 있는 반면 고차 DB7 보 요소는 보다 실제적인 전단변형률의 2차분포를 가정하고 있다. 이 들 두 보 요소를 이용하여 계산된 해(解)는 Timoshenko 방정식의 해(解), 얕은 보(Thin beam)의 해(解) 및 다른 여러 보 요소들의 해(解)와 비교된다. 본 연구의 결과는 고차 DB7 보 요소가 보의 정력화적 해석이나 자유진동 해석에 있어서 다른 보 요소들에 비해 월등히 정확함을 보여주고 있다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권3A호
• /
• pp.447-455
• /
• 2006

순수변위 비선형 4절점 쉘요소의 정식화를 제안하여 철근 콘크리트, 강재및 복합재료등 범용 목적의 구조물의 해석에 적합하도록 하였다. 기하강성의 정식은 2차 운동역학적 관계를 이용하여 쉘이 중립면에서 정의되었고 이러한 기하강성은 면내응력, 휨 모멘트와 수직 전단력의 형태로 구성되어 두꺼운 판 및 쉘의 해석에 효과적이다. 가정된 자연 변형률 방법을 사용하여 전단잠김 문제를 제거한 복합 쉘 요소는 얇은 판및 쉘의 경우에도 정확한 해를 구할 수 있다. 콘크리트 경우 소성이론 및 탄소성 파괴역학에 근거한 비탄성 해석이 가능하며 강재경우 폰미스의 항복이론과 이바노브의 항복이론을 이용한 소성해석이 가능하다. 복합 재료의 수직전단 강성 행렬은 평형방정식으로부터 유도하여 구성하였다. 본 연구에서 제안한 쉘 요소는 해석 예제들이 참고문헌과 잘 일치하여 정확성이 입증되었으며 범용목적의 박판구조 해석에 적합한 것으로 사료 되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제17권3호
• /
• pp.279-293
• /
• 2004

등방성 혹은 비등방성 적층복합판 및 쉘의 선형 정적 문제와 자유진동 해석이 새로운 변형률 변위 관계가 도입된 개선된 9절점 쉘 요소에 의하여 수행되었다. 그 관계에서 새롭게 추가된 휨 변형률과 변위사이의 관계 항들에 의한 효과는 비틀어진 보 문제에서 검토되었다. 정식화의 전 과정을 통해, 식들의 모든 항들은 자연 좌표계에 기초하고 있다. 가정 자연 변형률 방법이 막 잠김과 전단 잠김 거동을 제거하기 위하여 사용하였다. 적층 복합판 및 쉘의 고유치의 계산을 위해 Lanczos방법을 사용하였고 질량행렬을 구성하기 위하여 Gauss적분법을 사용하였다. 정식화의 유효성을 평가하기 위해 수치 예제를 해석적 해와 비교하였으며, 제시된 결과는 자유진동 조건하에서 적층체의 거동을 이해하는데 유용할 것이다.