• Title, Summary, Keyword: 유한요소 접촉해석

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Efficient Finite Element Analyses of Contact Problems by Domain/Boundary Decomposition Method (영역/경계 분할법을 이용한 저복 문제의 효율적인 유한요소 해석)

  • Ryu, Han-Yeol;Shin, Eui-Sup
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.35 no.5
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    • pp.404-411
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    • 2007
  • new domain/boundary decomposition method is suggested to perform efficient finite element analyses of contact problems. A penalty method is used for connecting an interface or contact interfaces with neighboring subdomains that satisfy continuity conditions. As a result, the derived effective stiffness matrices are always positive definite, and computational efficiency can be improved to a considerable degree. Moreover, any complex-shaped domain can be divided into independently modeled subdomains without considering the conformity of meshes along the interface. Using a computer code based on the present method, these advantageous features are confirmed through a set of numerical examples.

Boundary/Finite Element Analysis of the Seismic Wave Amplifications Due to Inhomogeneous Alluvial Deposits (비균질 퇴적층으로 인한 지진파 증폭의 경계/유한요소 해석)

  • 김효건;손영호;김종주;최광규
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.12 no.4
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    • pp.591-597
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    • 1999
  • 본 연구에서는 비 균질 퇴적층으로 인한 지진파의 증폭에 대한 경계/유한요소 해석을 수행하였다. 수치해석을 위해, 비 균질 퇴적층은 8절점 등 매개 변수 유한요소 사용하여 모델링하였고, 그 주위의 균질 반무한 지반은 3절점 등매개 변수 경계요소를 사용하여 모델링하였다. 경계요소와 유한요소의 접촉면에서, 표면 력의 평형조건과 변위의 적합 조건에 의해 두 개의 요소를 결합하는 알고리듬을 개발하였다. 수치해석의 영향인자로서 SH파, P파와 SV파의 입사각, 무 차원 진동수 그리고 반무한 지반과 퇴적층사이의 전단 파 속도 비와 질량밀도 비를 고려하였다.

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Applications of Interface Elements to Contact Problems in Reinforced Concrete Structures (경계면 요소를 이용한 철근콘크리트 접촉면의 응력해석)

  • 최완철;정일영
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.90-96
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    • 1992
  • 경계면 요소를 이용하여 철근콘크리트 구조물의 접촉면 문제를 유한 요소법으로 해석하는 기법에 대하여 연구한다. 본 연구에서는 경계면 요소의 수치해석의 이론과정을 전개하고, 실험 관찰된 부착 시험체에 적용하여 이형철근과 콘크리트 부착기구의 접촉면을 해석한다. 경계면은 특별한 연결요소를 이용하여 재현하며 Mohr-Coulomb의 마찰 이론을 응응한다. 해석의 주요점으로 하중상태에 따라 변화되는 경계면의 접촉상태, 즉 고정(stick), 미끄러짐(slide), 분리(separation)를 묘사하여 경계면 재료의 비선형 거동을 관찰한다. 부착모델의 해석결과는 실험실의 결과와 대체로 일치되며 따라서 철근콘크리트 접촉면의 응력해석을 위해 경계면 요소가 활용될 수 있음을 보여준다.

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Structural Behavior of Composite Basement Wall According to Shear Span-to-Depth Ratio and FE Analysis Considering the Condition of Contact Surface (전단경간비에 따른 합성지하벽의 거동과 접촉면의 조건을 고려한 유한요소 해석)

  • Seo, Soo Yeon
    • Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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    • v.15 no.6
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    • pp.118-126
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    • 2011
  • The objective of this paper is to study the structural behavior of Composite Basement Wall (CBW) according to shear span-to-depth ratio through an experiment and predict the nonlinear behavior of CBW by using ADINA program widely has been being used for FE analysis. Especially, this study focuses on the part of CBW in which the Reinforced Concrete (RC) is under compression stress; At the region of CBW around each floor, RC part stresses by compressive force when lateral press by soil acts on the wall. The contact condition between RC wall and steel (H-Pile) including stud connector is main factor in the analysis since it governs overall structural behavior. In order to understand the structural behavior of CBW whose RC part is under compressive stress, an experimental work and finite element analysis were performed. Main parameter in the test is shear span-to-depth ratio. For simplicity in analysis, reinforcements were not modeled as a seperated element but idealized as smeared to concrete. All elements were modeled to have bi-linear relation of material properties. Three type of contact conditions such as All Generate Option (AGO), Same Element Group Option with Tie(SEGO-T) and Same Element Group Option with Not tie(SEGO-NT) were considered in the analysis. For each analysis, the stress flow and concentration were reviewed and analysis result was compared to test one. From the test result, CBW represented ductile behavior by contribution of steel member even if it had short shear span-to-depth ration which is close to "1". The global composite behavior of CBW whose concrete wall was under compressive stress could be predicted by using contact element in ADINA program. Especially, the modeling by using AGO and SEGO-T showed more close relation on comparing with test result.

Nonlinear Analysis of the Connections with Reinforced Concrete Column and Steel Beam using Finite Element Method (유한요소법을 이용한 혼합구조 접합부의 비선형 해석)

  • Hong, Seong-Hoon;Ryu, Cheon;Lee, Li-Hyung
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.12 no.3
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    • pp.363-370
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    • 1999
  • This study presented an modeling method for the connections in mixed structure with reinforced concrete columns and steel beam using finite element method. The contacting surfaces between concrete and steel are modeled using master-slave contact algorithm and the incompatible mode elements were used in the steel tube subjected to bending. The characteristics of mixed structure was that diaphragm was used for transferring force from beam to column. The three dimensional nonlinear analysis was performed and the analytical results compared with experimental results in order to prove modeling method.

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Failure Study for Knee Joint Through 3D FE Modeling Based on MR Images (자기공명영상 기반 3차원 유한요소모델링을 통한 무릎관절의 파손평가)

  • Bae, Ji-Yong;Park, Jin-Hong;Song, Seong-Geun;Park, Sang-Jin;Jeon, In-Su;Song, Eun-Kyoo
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.22 no.6
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    • pp.533-539
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    • 2009
  • In this study, the femur, the tibia, the articular cartilage and the menisci are three dimensionally reconstructed using MR images of healthy knee joint in full extension of 26-year-old male. Three dimensional finite element model of the knee joint is fabricated on the reconstructed model. Also, the FE models of ligaments and tendons are attached on the biologically suitable position of the FE model. Bones, articular cartilages and menisci are considered as homogeneous, isotropic and linear elastic materials, and ligaments and tendons are modeled as truss element and nonlinear elastic springs. The numerical results show the contact pressure and the von Mises stress distribution in the soft tissues such as articular cartilages and menisci which can be regarded as important parameters to estimate the failure of the tissues and the pain of the patients.

Thermomechanical Contact Analysis by Subdomain/Interface Finite Element Method (유한요소 부영역 결합법을 이용한 열기계학적 접촉 해석)

  • Shin, Eui-Sup;Jin, Ji-Man
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.33 no.11
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    • pp.7-14
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    • 2005
  • A subdomain-interface finite element method is suggested to solve a class of fully- coupled thermomechanical problems with contact boundaries. The penalty method is used for connecting subdomains that satisfy interface compatibility conditions. As a result, effective stiffness matrices are always positive definite, and computational efficiency can be improved to a considerable degree. Moreover, any complex-shaped domain can be divided into independently modeled subdomains without considering the conformity of meshes on interfaces. Using a computer code based on the present method, these advantageous features are shown through a set of numerical studies.

Finite element analysis on bio-mechanical behavior of composite bone plate for healing femur fracture considering contact conditions (접촉조건을 고려한 대퇴골 치료용 복합재료 고정판의 생체 역학적 거동에 관한 유한요소해석)

  • Kim, Suk-Hun;Chang, Seung-Hwan
    • Composites Research
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    • v.23 no.1
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    • pp.1-7
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    • 2010
  • In this paper, finite element analyses for estimating the behavior of fractured femur just after the operation were carried out by using ABAQUS 6.71. A stainless steel bone plate and composite bone plates with various stacking angles were considered to find out the effect of bone plate properties on bone fracture healing. In order to simulate the actual state, contact conditions between the plate and bone and fractured bones were imposed on the finite element models and the whole analysis was divided by two steps; screw fastening step and load bearing step. The stress and strain distributions at the fracture site for the cases of the stainless steel and composite bone plates were analyzed and compared with. From the analyses it was found that the composite bone plate had potential advantages for effective bone fractures healing relieving stress shielding effect.

두께감소 판형 홀다운스프링 집합체의 탄성강성도 해석

  • 송기남;이진석;서정민;서금석;장흥순
    • Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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    • pp.487-493
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    • 1996
  • 판(leaf)의 너비가 일정하고 두께가 균일하게 감소하는 두께감소 홀다운스프링집합체(Tapered-Thickness Holddown spring Assembly ; TT-HDS)에서 단순 보 이론과 Castigliano의 정리를 이용하여 TT-HDS의 탄성강성도를 해석적으로 구할 수 있도록 종래에 유도되었던 탄성강성도 평가식을 수정하고 확장하였으며 TT-HDS의 기하학적 설계자료를 이용하여 탄성강성도를 평가하였다. 아울러 ANSYS code 의 접촉요소를 이용하여 TT-HDS을 유한요소 모델링하여 탄성강성도를 수치적으로 평가하였다. 평가 결과 전단력 및 축력이 TT-HDS의 탄성강성도에 미치는 영향은 약 0.09∼0.16%정도로서 TT-HDS의 탄성강성도는 주로 굽힘모우멘트에 의해 지배되고 있음이 확인되었다. 또한 접촉요소로 유한요소 모델링하여 평가한 결과는 확장된 평가식으로 평가한 탄성강성도와 매우 잘 일치하고 있음을 발견하였다.

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두꺼운 복합적층판의 기계적 체결 거동에 대한 유한요소 해석

  • 김유준;김형근;황태경;도영대
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • pp.29-29
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    • 1997
  • 각광 받는 구조재료인 섬유강화 복합적층재에 대한 기계적 체결 거동은 본질적인 재료의 이방성에 의해서 파단강도가 파단 모우드와 매우 밀접한 관련을 갖는 것으로 알려져 있다. 따라서, 복합적층판 체결부의 정밀 구조 설계에서는 단순화에 따른 오차를 줄이고 정밀해에 의한 설계 및 해석이 요청된다. 특히, 층간응력 성분을 무시할 수 없는 두께를 갖는 복합적층 판의 기계적 체결부 해석이나 실제 구조물의 체결부에서 발생하는 굽힘이나 비틀림과 같은 하중 상태를 묘사하기 위해서도 정밀한 3차원 응력 해석은 필요하다. 하지만, 지금까지 기계적 체결부의 거동에 관한 연구는 층간응력 성분들을 어느정도 무시할 수 있는 얇은 평판에 대한 2차원 응력해석에 주로 국한되어 왔으며, 일부 수행된 체결부에 대한 3차원 응력 해석의 경우 여러 단점을 갖는 3차원 연속체 요소에 의한 유한요소 해석이 수행되었을 뿐이다.본 연구는 층간응력 성분들을 무시할 수 없는 두께를 갖는 복합적층판의 기계적 체결부 해석에 지금까지 사용되어온 3차원 연속체 요소에 의한 유한요소 방법이 갖는 단점들을 개선한 Layerwise 유한요소법을 이용하여 3차원 응력해석을 수행하였다. 특히, 선형상보성원리에 근거한 최적설계 기법을 응용하여, 기계적 체결시 핀과 적층판의 홀 사이에 발생하는 하중 전달 과정을 모사하고, 접촉력에 의한 홀 주위의 복잡하고 국부적인 응력 집중현상을 규명하여본다.

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