• Title/Summary/Keyword: 해석적 적분

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수치해석적 응력 적분 방법

  • 이승래
    • Computational Structural Engineering
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    • v.3 no.3
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    • pp.53-54
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    • 1990
  • 응력 변형율의 관계가 시간에 대한 미분의 형태로 나타나는 비선형 탄소성 혹은 점탄소성 재질을 갖는 구조물이나 지만의 거동 문제를 유한요소법 등의 방법을 이용하여 해결하려고 하는 경우 주어진 외력에 의한 새로운 응력이나 응력 강화 현상을 표현하는 여러 재료 상수값들을 구하기 위해서는 적분을 요하게 되며 일반적으로 수치해석적 방법에 의해 수행된다. 이러한 수치해석적 적분방법은 보다 정확한 결과를 얻기 위하여 알고리즘 자체의 정확성과 안정성이 요구된다. 정확성은 수치해석적 적분방법이 적용될 수 있는 step size에 관계없이 거의 동일한 결과치를 얻을 수 있느냐 하는 것을 말하고 안정성은 큰 step size에서도 수렴된 결과치를 얻을 수 있느냐 하는 것을 의미한다. 그 뿐만 아니라 비교적 복잡하고도 그 대상영역이 큰 문제를 해석하고자 할 때는 수렴속도 또한 빠른 해석방법이 바람직하게 된다. 따라서 본 기사에서는 여러가지 가능한 수치해석 적분 방법을 소개하고 그들의 장단점을 논하고자 한다.

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Stochastic Finite Element Analysis of Semi-infinite Domain by Weighted Integral Method (가중적분법에 의한 반무한영역의 추계론적 유한요소해석)

  • 최창근;노혁천
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.12 no.2
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    • pp.129-140
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    • 1999
  • 추계론적 해석은 구조계 내의 해석인수에 존재하는 공간적 또는 시간적 임의성이 구조계 반응에 미치는 영향에 대한 고찰을 목적으로 한다. 확률장은 구족계 내에서 특정한 확률분포를 가지는 것으로 가정된다. 구조계 반응에 대한 이들 확률장의 영향 평가를 위하여 통계학적 추계론적 해석과 비통계학적 추계론적 해석이 사용되고 있다. 본 연구에서는 비통계학적 추계론적 해석방법 중의 하나인 가중적분법을 제안하였다. 특히 구조계의 공간적 임의성이 큰 특성을 가지고 있는 반무한영역에 대한 적용 예를 제시하고자 한다. 반무한영역의 모델링에는 무한요소를 사용하였다. 제안된 방법에 의한 해석 결과는 통계학적 방법인 몬테카를로 방법에 의한 결과와 비교되었다. 제안된 가중적분법은 자기상관함수를 사용하여 확률장을 고려하므로 무한영역의 고려에 따른 해석의 모호성을 제거할 수 있다. 제안방법과 몬테카를로 방법에 의한 결과는 상호 잘 일치하였으며 공분산 및 표준편차는 무한요소의 적용에 의하여 매우 개선된 결과를 나타내었다.

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p-Version Finite Element Analysis of Elasto-Plastic Cracked Plates Including Strain Hardening Effects (변형률 경화효과를 고려한 탄소성 균열판의 p-Version 유한요소해석)

  • 우광성;홍종현;윤영필
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.12 no.4
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    • pp.537-549
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    • 1999
  • 선형탄성 파괴해석은 균열을 갖는 변형률 경화재료의 파괴거동을 예측하는데 불충분하기 때문에 최근에는 균열 선단 부에서 대규모 소성 역을 갖는 균열 체에 적용할 수 있는 많은 파괴역학개념이 제안되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 대규모항복 조건하의 연성파괴를 보이는 평판을 정확하게 해석할 수 있는 새로운 유한요소모델을 제시하고자 한다. 균열 선단 부의 응력 장을 정의하는데 가장 지배적인 파괴매개변수인 J-적분 값과 소성 역의 크기 및 형상을 J-적분법과 등가영역적분법을 통해 파괴거동을 설명할 수 있도록 증분소성이론에 기초를 둔 p-version 유한요소해석이 채택되었다. 제안된 유한요소모델에 의한 수치해석결과는 이론 해와 h-version 유한요소해석과 비교되었다.

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Fracture Mechanics Analysis of a Interface Crack in the Weld of Dissimilar Steels using the J-integral (J-적분을 이용한 이종강재 용접접합부 계면균열의 파괴역학적 해석)

  • Lee Chin-Hyung;Chang Kyong-Ho
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.17 no.4
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    • pp.423-431
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    • 2004
  • For the fracture mechanics analysis of cracks in welds of dissimilar steels, residual stress analysis and fracture analysis must be performed simultaneously. The standard definition of the J -integral leads to a path dependent value in the presence of a residual stress field. And unlike cracks in homogeneous materials, a bimaterial interface crack always induces both opening and shearing modes of stress in the vicinity of the crack tip. Therefore, it is necessary to develope a path independent J-integral definition for a crack in a residual stress field generated by welding of dissimilar steels. This paper addresses the modification of the Rice-J-integral to produce a path independent J -integral when residual stresses due to welding of dissimilar steels and external forces are present. The residual stress problem is treated as an initial strain problem and the J-integral proposed for this class of problems is used. And a program which can evaluate the J -integral for a crack in a weld of dissimialr steels is developed using proposed J integral definition.

Numerical Characteristics of Hypersonic Air Chemistry and Application of Partially Implicit Time Integration Method (극초음속 공기반응의 수치해석적 특성과 부분 내재적 적분법 적용)

  • Kim, Seong-Lyong;Ok, Ho-Nam;Ra, Seung-Ho;Kim, In-Sun
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.31 no.7
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    • pp.1-8
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    • 2003
  • Numerical characteristics of air chemistry associated with hypersonic flows are described and are compared with those of hydrogen oxygen combustion, applying the partially implicit time integration method to air chemistry. This paper reveals that the time integration of air chemistry needs a chemical Jacobian for stable calculations. However the positive real eigenvalues in air chemistry are relatively smaller than those of hydrogen combustion, and the numerical integration is less sensitive than that with combustion. lt is also found that the application of the partia1ly irnplicit method reduces the computing time without numerical instabilities.

Fracture Mechanics Analysis of a Crack in the Weld using the J-integral (J-적분을 이용한 용접접합부 균열의 파괴 역학적 해석)

  • Chang, Kyong Ho;Lee, Chin Hyung
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.17 no.2 s.75
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    • pp.243-251
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    • 2005
  • The fracture mechanics analysis of a crack in a weld must consider residual stress generated during welding. The standard definition of the J-integral requires a path dependent value in the presence of a residual stress field. Therefore, it is necessary to develop a path independent J-integral definition for a crack in a residual stress field. This paper addresses the modification of the Rice-J-integral to produce a path- independent J-integral when residual stresses and external forces are present. The residual stress problem is treated as an initial strain problem and the J-integral proposed for this type of problems is used. A program which can evaluate the J-integral for a crack in a weld is developed using the proposed J-integral definition. The situation when only residual stress is present is examined as is the case when mechanical stresses are applied in conjunction with a residual stress.

Analytical Evaluation of the Surface Integral in the Singularity Methods (특이점분포법의 표면적분항의 해석적 계산)

  • Jung-Chun Suh
    • Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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    • v.29 no.1
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    • pp.14-28
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    • 1992
  • For a planar curve-sided paned with constant or linear density distributions of source or doublet in the singularity methods, Cantaloube and Rehbach(1986) show that the surface integral can be transformed into contour integral by using Stokes' formulas. As an extension of their formulations, this paper deals with a planar polygonal panel for which we derive the closed-forms of the potentials and the velocities induced by the singularity distributions. Test calculations show that the analytical evaluation of the closed-forms is superior to numerical integration(suggested by Cantaloube and Rehbach) of the contour integral. The compact and explicit expressions may produce accurate values of matrix elements of simultaneous linear equations in the singularity methods with much reduced computer tiome.

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On Dual Boundary Integral Equations for Crack Problems (이중 경계적분방정식에 의한 크랙 문제의 해석)

  • ;T.J. Rudolphi
    • Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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    • v.12 no.10
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    • pp.89-101
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    • 1995
  • 선형 탄성 등방성 물체 내에 있는 일반적인 복합모드 크랙 문제들을 해석하기 위한 이중 경계적분방정식의 일반식과 계산해법이 제시되었다. 크랙면이 포함된 물체 해석에 있어서 유일한 해를 얻기 위하여, 한 면상의 점에는 변위 경계적분방정식이 적용되었고 마주하고 있는 상대면 상의 점에는 인력 경계적분방정식이 적용되었다. 인력 및 변위 경계적분방정식의 강특이해 및 초특이해 적분항들은 수치해법을 적용하기 전에 정상화되었다. 정상화과정 중 보정되는 강특이적분항이 상대 크랙면 상의 특이해 요소를 따라 직접 적분되는 것을 격리시키기 위하여, 특이해 적분 경로를 완만한 곡면으로 우회시킨 가상의 비특이해 보조경계로 대치하여 적분값을 계산하였다. 제시된 해법의 정확성과 효율성을 예시하기 위하여, 2차원 및 3차원 크랙 문제의 변형 후 모습과 응력강도계수 계산 결과를 보였다.

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Modification of the Sloan치s Substepping Scheme for the Numerical Stress Integration of Elasto-plastic Constitutive Models (탄소성 구성 모델의 수치 응력 적분을 위한 단계분할 절차에 관한 연구)

  • 김범상;정충기
    • Geotechnical Engineering
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    • v.14 no.4
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    • pp.129-140
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    • 1998
  • 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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