• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.367-374
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• 2022

본 논문에서는 역전파 방법 기반 자동미분법을 이용하여 설계민감도를 구하고 이를 응력제한조건을 고려한 위상최적설계에 적용하였다. 응력제한조건이 있는 위상최적화문제는 특이점(singularity)과 응력의 국부성(local nature of stress constraint)문제, 그리고 설계 변수에 대한 비선형성의 문제를 포함하고 최적해를 얻기가 매우 힘들다. 특이점 문제를 해결하기 위해서 응력 완화(stress relaxation) 기법을 사용하였고, 응력의 국부성을 해결하기 위해 p-norm을 이용한 전역 응력치를 제한조건에 사용하였다. 설계 변수에 대한 비선 형성을 극복하기 위해 해석적인 방법으로 정확한 설계민감도를 구하는 것이 중요하다. 위상최적설계에서 기존에는 보조변수방법 (adjoint variable method)을 사용하여 빠르고 정확한 설계민감도를 구했지만, 설계민감도를 해석적으로 구해야 하고, 보조평형방정식을 추가로 풀어야 하는 어려움이 있다. 이를 해결하기 위해서 인공신경망에서 최적 가중치(weights)와 편차(biases)를 구할 때 쓰이는 역전파 기법을 이용하여 설계민감도를 구하고 이를 응력제한조건을 고려한 위상최적설계에 적용하였다. 역전파 기법은 자동미분에 쓰이는 기법으로 목적함수나 제한조건에 대한 설계민감도를 별도의 수식유도 없이 간단하게 구할 수 있는 장점이 있다. 또한, 미분값을 구하는 역전파의 과정이 보조평형방정식을 푸는 것보다 계산시간이 빠르고 해석적 방법으로 구한 설계민감도와 같은 정확도를 보여준다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집A
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• pp.234-239
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• 2001

The stress intensity factors have been widely used in numerical studies of crack growth direction. However in many cases, omissive terms of the series expansion are quantitatively significant, so we consider the computation of such terms. For this purpose, we used the finite element method with isometric quadratic quarter-point elements. For examples, infinite square plate with a slant crack subjected to a uniaxial load is analyzed. The numerical analysis were performed for the wide range of crack tip element lengths and inclined angles. The numerical results obtained are compared with the theoretical solutions. Also they were accurate and efficient.

• 대한기계학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.109-118
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• 1985

특이응력해석을 위한 일반화된 가역상반일 경계분식이 섬유강화복합재를 모형화한 직교 이방성 크랙평판의 수치해를 위하여 발전시켰다. 이 적분방정식은 평판경계에서의 탄성변위와 트랙션의 변수로 구성된 경계분식의 형태로 하중이 없다는 두 크랙면의 경계조건과 유한의 탄성변형에너지 의 개념에서 경계적 분식에 필요한 특성해를 규정하고 대응되는 보조해를 계산하였다. 직교이방 도를 달리한 중앙크랙평판의 응력확대계수를 계산하여 기존해와 비교하였다. 또한 대칭모우드 I 형의 양측크랙평판 및 복합모우드형 편측크랙 일단고정 평판의 응력확대계수가 임의의 섬유방향 각에 따라서 계산되었다.

• 한국공작기계학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.94-102
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• 2007

Applications of bonded dissimilar materials such as large scale integration (LSI) packages, ceramics/metal and resin/metal bonded joints, are very increasing in various industry fields. It is very important to analyze the thermal stress and stress singularity at interface edge in LSI. In order to investigate stress singularities on the bonded interface edges and delamination of die pad and resin in the IC package. In this paper, stress singularity factors(${\Gamma}_i$) and stress intensity factors($K_i$) considering thermal stress in the IC package were analyzed by using the 2-dimensional elastic boundary element method(BEM).

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권3호
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• pp.183-190
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• 2019

본 논문은 균열선단 그리드 세분화기법을 소개하고 자연요소법을 이용한 균열해석에 이 기법을 적용함으로서 그 유효성을 고찰하였다. 유한요소법에 있어서의 국부적 h-세분화와 같이 높은 응력 특이성을 보이는 균열선단 주위를 따라 자연요소법 그리드를 국부적으로 세분화하였다. 본 논문에서 소개되는 그리드 세분화기법은 2단계로 구성되며, 1단계에서는 그리드 점들이 추가되고 2단계에서는 균열선단 절점을 공유하는 델라우니 삼각형들이 나뉘게 된다. 제안하는 그리드 세분화기법의 타당성과 균열해석에서의 유효성을 입증하기 위해 대칭 엣지 균열을 갖는 평면 변형률 상태의 사각 평판을 해석하였다. 수치해석 결과의 상대비교를 위해 균일한 자연요소 그리드를 이용한 균열해석도 수행하였으며, 균열선단이 세분화된 그리드는 균일한 그리드와는 달리 이론해와 조밀한 그리드와 유사한 균열선단 응력분포를 나타내었다. 또한, 총 그리드 절점수에 대한 해석결과의 전역 상대오차에서도 세분화된 그리드가 균일한 그리드에 비해 높은 수렴율 나타내었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제20권7호
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• pp.2087-2096
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• 1996

Recentrly advantages in composite and light weight material techniques have led to the increased use of bonded dissimilar materials such as ceramics/metal bonded joints, IC package, brazing, coating and soldering in the various industries. It is required to analyze the evaluation method of fracture strength and design methodology of bonded joints in dissimilar materials. Stress singularity according to changes of scarf angles for bonded scarf joints in dissimilar materials was investigated by the boundary element method and static experiments. In this paper, effect of the stress singularity factors at the interface edges of scarf joints on various dissmilar materials combinations were investigated by analysis of its stress and stress singularity index using 2-dimensional elastic program of boundary element method. And the variations of stress singularity index by changes for Young's modulus ratios of materials and scarf angles were investigated. Also, it is found that stress singularities at bonded interface edges are disappeared for certain combination of scarf angle in a pair of bonded dissimilar materials. As the results, it is proposed that the strength evaluation by using stress singularity factors, $\Gamma$, considering stress singularity at the interface edges of bonded dissimilar materials, is very useful.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.59-65
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• 2004

응력확대계수는 균열진전경로의 수치해석적 연구에서 널리 사용되고 있다. 그러나 많은 경우에서 균열선단주위 응력의 급수전개식 중 이어지는 항은 정량적으로 중요하다. 따라서 본 연구에서는 이의 항을 계산하기 위하여 등매개 2차특이요소를 이용한 유한요소해석을 수행하였다. 일례로 단축하중을 받는 무한 직방성체 내 경사균열에 대하여 균열요소크기와 균열경사각을 달리 주어 가며 해석을 수행하였으며, 수치해석결과는 이론해와 비교하여 잘 일치하고 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.15-23
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• 2001

탄소성 캡 모델의 중요한 장점은 여러 가지 다공체의 전체적인 축차 및 체적의 비선형 상호거동을 동시에 다룰 수 있음에 있다. 그러나 대부분의 캡 모델이 가진 문제점중의 하나는 세 개의 독립적인 항복면이 불연속으로 연결되어 있음으로부터 기인된다. 본 연구에서는 이러한 항복면 사이의 연결점에서의 탄소성 접선 계수는 특이점이 되고 수치해석상 잠재적인 어려움을 내재하고 있음을 나타내고 이러한 문제의 해결방안의 하나로 세 개의 항복면이 연속적으로 만나는 새로운 탄소성 캡 모델을 제시하였다. 본 논문에서는 모델의 증분형태의 구성식 및 새로운 응력을 구하기 위한 활동 항복면의 결정을 판단하는 알고리즘이 제시되었다. 동반 논문에서는 내재적인 응력적분 및 일관적인 접선계수를 유도하였고 예제계산들을 수행하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.59-67
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• 2006

Recently, application of friction welded SUH35/SUH3 is increasing in the manufacturing process of automotive engine valves For securing its reliability and a reasonable strength evaluation method, it is necessary to assess stress singularity under the residual stress condition on the friction welded interface between dissimilar materials. In this paper, strength evaluation method of friction welded materials was investigated by boundary element method and static tensile testing. An advanced method of quantitative strength evaluation for SUH35/SUH3 friction welded material is to be suggested by establishing fracture criterion by using stress singularity factors.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집A
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• pp.384-388
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• 2001

The higher order singularities[1] are systematically examined, and discussed are their complementarity relation with the nonsingular eigenfunctions and their relations to the configurational forces like J-integral and M-integral. By use of the so-called two state conservation laws(Im and Kim[2]) or interaction energy, originally proposed by Eshelby[3] and later treated by Chen and Shield[4], the intensities of the higher order singularities are calculated, and their roles in elasticplastic fracture are investigated. Numerical examples are presented for illustration.