• Structural Engineering and Mechanics
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• 제5권4호
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• pp.471-490
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• 1997

In this paper, the classical Irons' patch tests which have been generally accepted for the convergence proof of a finite element are performed for Mindlin plate bending elements with a special emphasis on the nonconforming elements. The elements considered are 4-node and 8-node quadrilateral isoparametric elements which have been dominantly used for the analyses of plate bending problems. It was recognized from the patch tests that some nonconforming Mindlin plate elements pass all the cases of patch tests even though nonconforming elements do not preserve conformity. Then, the clues for the Mindlin plate element to pass the Irons' patch tests are investigated. Also, the convergent characteristics of some nonconforming Mindlin plate elements that do not pass the Irons' patch tests are examined by weak patch tests. The convergence tests are performed on the benchmark numerical problems for both nonconforming elements which pass the patch tests and which do not. Some conclusions on the relationship between the patch test and convergence of nonconforming Mindlin plate elements are drawn.

• 전산구조공학
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• 제10권2호
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• pp.179-188
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• 1997

본 논문에서는 평판 구조물의 효율적인 해석을 위한 4절점 평판휨 요소를 개발하였다. 이 요소는 전단변형을 고려하기 위해 Mindlin평판이론에 의하여 유도하였다. 평판휨 문제에서 4절점요소와 같은 저차의 등매개변수 Mindlin평판요소는 전단강성을 실제보다 강하게 평가하기 때문에 얇은 평판에서는 요소의 기능을 발휘하지 못한다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 4절점 요소에 5개의 비적합변위모드를 추가함으로써 개선된 결과를 얻을 수 있었으며, 개발된 요소는 유사영에너지모드를 발생시키지 않는다. 아주 얇은 평판에서도 요소의 형상과 무관하게 전단구속현상을 극복하였으며, 예제 해석으로부터 변위의 신속한 수렴성과 단면력의 분포가 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 또한 요소형상비가 매우 큰 경우에도 좋은 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2010년도 추계학술대회 논문집
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• pp.631-632
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• 2010

• 전산구조공학
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• 제1권2호
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• pp.83-90
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• 1988

본 연구에서는 평판 구조물의 해석을 위한 개선된 유한요소를 제시하였다. 이 요소는 Mindlin 평판이론에 의하여 수식화되었으며, 'Heterosis'평판요소의 변위장에 비적합변위형을 추가함으로써 유도되었다. 본 연구에서 제시한 평판요소는 요소의 강체운동과 관련된 Zero Eigenvalue만을 갖고 있으므로 Spurious Zero Energy Mode를 보이지 않는다. 대표적인 문제에 대한 수치해석을 해 본 결과 본 연구에서 제시한 평판요소는 우수한 수렴도를 보여 주었으며, 아주 얇은 평판문제에서도 요소의 형상에 관계없이 Shear Locking현상을 극복하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.83-90
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• 1987

본 연구에서는 Mindlin 평판요소의 개선을 위하여 사용되고 있는 감차적분방법과 비적합 변위형의 추가방법에 대한 재검토가 이루어졌으며, 이 두방법을 혼합 사용하여 개발한 새로운 평판유한요소가 제시되었다. 요소는 2차 Mindlin 평판이론에 의하여 수식화되었다. 개발된 평판요소를 이용하여 구한 수치해석 결과는 이론치에 매우 빨리 수렴하여, 요소의 찌그러짐(distortion)에 관계없이 신뢰성 있는 결과를 보여주었다. 또한 개발된 요소들은 강체운동(rigid body motion)에 필요한 최소의 zero eigenvalue를 가지며, 두꺼운 평판은 물론 아주 얇은 평판의 해석에서도 항상 좋은 결과를 보여주었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제8권2호
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• pp.207-231
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• 1999

A versatile 4-node shell element which is useful for the analysis of arbitrary shell structures is presented. The element is developed by flat shell approach, i.e., by combining a membrane element with a Mindlin plate element. The proposed element has six degrees of freedom per node and permits an easy connection to other types of finite elements. In the plate bending part, an improved Mindlin plate has been established by the combined use of the addition of non-conforming displacement modes (N) and the substitute shear strain fields (S). In the membrane part, the nonconforming displacement modes are also added to the displacement fields to improve the behavior of membrane element with drilling degrees of freedom and the modified numerical integration (M) is used to overcome the membrane locking problem. Thus the element is designated as NMS-4F. The rigid link correction technique is adopted to consider the effect of out-of-plane warping. The shell element proposed herein passes the patch tests, does not show any spurious mechanism and does not produce shear and membrane locking phenomena. It is shown that the element produces reliable solutions even for the distorted meshes through the analysis of benchmark problems.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1999년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.234-241
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• 1999

In this study, an improved 8-node flat shell element is presented for the analysis of shell structure, by combining 8-node membrane element with drilling degree-of-freedom and 8-node plate bending element based on the recently presented technique. Firstly, 8-node membrane element designated as CLM8 is presented in this paper. The element has drilling degree-of.freedom in addition to transitional degree-of-freedom. Therefore the element possesses 3 degrees-of-freedom per each node which as well as the improvement of the element behavior, permits an easy connection to other element with rotational degree-of -freedom. Secondly. 8-node flat shell element was composed by adding 8-node Mindlin plate bending element to the membrane element. The behavior of the introduced plate bending element is further improved by combined use of nonconforming displacement modes, selectively reduced integration scheme and assumed shear strain fields. The element passes in the patch test, doesn't show spurious mechanism and doesn't produce shear locking phenomena. Finally, Numerical examples are presented to show the performance of flat shell element developed in the present study.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권4호
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• pp.323-329
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• 2013

본 연구에서는 나뭇잎 그물맥 구조를 시뮬레이션하기 위해 잎 그물맥을 상 하 보강 박막판과 비압축성 유체가 흐르는 중간층 구조로 모델링하여 다중물리 현상으로 간주하고, 위상 최적화법을 다중물리 설계영역에 적용하였다. Mindlin-Reissner 판 모델에 기인한 횡방향 전단잠금 문제를 해결하기 위해 P1 비적합 요소와 선택 감소 적분법을 이용하였다. 다시-스토크스 유체 유동 채널에 대해 최적설계법을 적용하여 유동 시스템의 다중물리 모델을 해석하였으며, 잎의 그물맥 시뮬레이션을 수행하였다. 계산된 최적형상을 잎의 자연 그물 맥 패턴과 비교하였으며 비슷한 형상을 얻었다. 이와 같은 학제간 연구를 통해 나무 잎 그물맥 시스템을 이해할 수 있는 계기가 될 것으로 사료된다.