• 전산구조공학
• /
• 제10권2호
• /
• pp.179-188
• /
• 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.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제6권1호
• /
• pp.41-61
• /
• 1998

A state-of-the-art report on the new finite elements formulated by the addition of nonconforming displacement modes has been presented. The development of a series improved nonconforming finite elements for the analysis of plate and shell structures is described in the first part of this paper. These new plate and shell finite elements are established by the combined use of different improvement schemes such as; the addition of nonconforming modes, the reduced (or selective) integration, and the construction of the substitute shear strain fields. The improvement achieved may be attributable to the fact that the merits of these improvement techniques are merged into the formation of the new elements in a complementary manner. It is shown that the results obtained by the new elements give significantly improved solutions without any serious defects such as; the shear locking, spurious zero energy mode for the linear as well as nonlinear benchmark problems. Recent developments in the transition elements that have a variable number of mid-side nodes and can be effectively used in the adaptive mesh refinement are presented in the second part. Finally, the nonconforming transition flat shell elements with drilling degrees of freedom are also presented.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제13권4호
• /
• pp.475-484
• /
• 2000

본 연구에서는 찌그러진 요소에서의 휨거동 개선을 위한 추가적인 비적합변위형과 효율적인 비적합변위형의 수정방법의 개발을 통하여 기존 비적합 입체요소의 개선을 시도하였으며, 회전자유도가 독립변수로 존재하는 범함수를 이용하여 매개변수의 값에 따라 회전자유도의 도입유무가 결정되도록하는 입체요소를 개발하였다. 제시된 요소에서는 변위장과 회전장에 동일한 형상함수를 적용하였으며, 비적합변위형은 변위장에만 적용하였다. 다양한 예제를 통한 수치실험결과 개발된 요소는 양호한 거동을 보여주었으며, 특히 휨거동에 있어서 개선된 거동을 보였다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제16권4호
• /
• pp.37-52
• /
• 2012

이 연구에서는 감절점쉘요소의 개념에 근거한 새로운 4절점 곡면 쉘요소를 제시하였다. 회전장이 독립변수로 도입된 범함수에 의하여 면내회전자유도를 도입함으로써 개발된 쉘요소에서는 절점당 6자유도를 갖도록 하였다. 아울러 쉘요소의 면내거동 개선을 위하여 4개의 비적합변위형에 의한 비적합변위를 면내방향의 변위성분에 추가하였으며, 면외거동 개선을 위하여 대체전단변형률장이 적용되었다. 이 연구에서의 비적합변위형의 수치적 구현에 있어서 일정한 변형률상태를 표현할 수 있도록 하기 위하여 비적합변위형의 직접 수정법이 적용되었다. 이렇게 정식화된 쉘요소 강성행렬의 수치적분에 있어서는 부피적분을 위하여 9점 적분법이 사용되었다. 개발된 쉘요소는 바람직하지 못한 영에너지모드를 갖지 않으며, 일정한 변형률 상태를 표현할 수 있음을 확인하였다. 개발된 4절점 곡면 쉘 요소에 대한 다양한 수치예제를 통한 검증 결과, 전반적으로 양호한 거동을 보여주고 있음을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제5권2호
• /
• pp.19-25
• /
• 1985

감차적분(減次積分)과 비적합변위형(非適合變位形)을 혼합사용함으로써 고도로 효율적인 새로운 평판요소가 개발되었다. 이 요소의 변위영역은 Ahmad-Irons 요소의 횡방향성분에만 비적합변위형(非適合變位形)을 추가하였고, 요소강성행열은 수정된 차수(次數)의 수치적분에 의하여 계산된다. 다른 요소들과 비교하여 NC 8-4.1과 NC 8-5.1 요소들의 월등함이 발견되었다. 이 요소들에 의한 해는 mesh가 세분됨에 따라 정확한 해에 급속히 수렴함을 알 수 있다. 또한 이 요소들은 두꺼운 펑판문제에서 부터 매우 얇은 평판문제까지 넓은 범위에 적용할 수 있음을 보여 준다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 1998년도 가을 학술발표회 논문집
• /
• pp.27-34
• /
• 1998

A versatile flat shell element has been developed by combining a membrane element with drilling degree-of-freedom and a plate bending element. This element is formulated by the enhanced displacement field with the additional non-conforming displacement modes. Thus the element possesses six degrees-of-freedom (DOF) per node which permits an easy connection to other six DOF elements as well as the improvement of the element behavior. In plate bending part, this element is established by the combined use of the addition of non-conforming modes, the reduced (or selective) integration scheme, and the construction of the substitute shear strain fields. The achieved improvement may be attributable to the fact that the merits of these individual techniques are merged into the new element in a complementary manner. In membrane part, this element shows better membrane behavior as the nonconforming displacement mode is added to drilling mode.

• 전산구조공학
• /
• 제1권2호
• /
• pp.83-90
• /
• 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.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제8권2호
• /
• pp.207-231
• /
• 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
• /
• 한국전산구조공학회 1990년도 봄 학술발표회 논문집
• /
• pp.18-23
• /
• 1990

The paper is concerned with the elasto-plastic and geometrically nonlinear analysis of shell structures using an improved degenerated shell element. In the formulation of the improved degenerated shell element, an enhanced interpolation of transverse shear strains in the natural coordinate system is used to overcome the shear locking problems; the reduced integration technique in in-plane strains is applied to avoid membrane locking behavior; selective addition the nonconforming displacement modes improve the element performances. This element is free of serious locking problems and undesirable compatible or commutable spurious kinematic deformation modes and passes the patch tests. An incremental total Lagrangian formulation is presented which allows the calculation of arbitrarily large displacements and rotations. The resulting nonlinear equations are solved by the Newton-Raphson solution scheme. The versatility and accuracy of this improved degenerated shell element are demonstrated by solving several numerical examples.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2004년도 가을 학술발표회 논문집
• /
• pp.229-236
• /
• 2004

A new three-node triangular shell element based on higher order zig-zag theory is developed for laminated composite shells with multiple delaminations. The present higher order zig-zag shell theory is described in a general curvilinear coordinate system and in general tensor notation. All the complicated curvatures of surface including twisting curvatures can be described in an exact manner in the present shell element because this element is based on geometrically exact surface representation. The displacement field of the proposed finite element includes slope of deflection. which requires continuity between element interfaces. Thus the nonconforming shape function of Specht's three-node triangular plate bending element is employed to interpolate out-of-plane displacement. The present element passes the bending and twisting patch tests in flat surface configurations. The developed element is evaluated through the buckling problems of composite cylindrical shells with multiple delaminations. Through the numerical examples it is demonstrated that the proposed shell element is efficient because it has minimal degrees of freedom per node. The accuracy of the present element is demonstrated in the prediction of buckling loads and buckling modes of shells with multiple delaminations. The present shell element should serve as a powerful tool in the prediction of buckling loads and modes of multi-layered thick laminated shell structures with arbitrary-shaped multiple delaminations.