• Title, Summary, Keyword: 응력확대계수

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Computation of Stress Intensity Factors using Generalized Finite Element Method (일반유한유소법을 이용한 응력확대계수 계산)

  • Hong, Won-Tak;Lee, Phill-Seung
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.52-55
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    • 2010
  • 본 논문에서는 일반유한요소법(Generalized Finite Element Method)를 이용하여 응력확대계수를 계산하는 방법을 소개한다. 기존의 유한요소법을 사용하여 응력확대계수를 계산하기위해서는 J-integral 방법 등을 이용한 후처리 과정이 필수적으로 요구된다. 뿐만 아니라 균열선단 근방에서의 응력을 기술하기 위해서는 세밀한 요소망(mesh)이 요구된다. 후처리 과정과 균열선단 근방에서의 요소망은 수치적 오류를 발생시키고 이는 정확한 응력확대계수를 얻는데 어려움을 준다. 일반유한요소법은 근사함수를 요소망의 영향 없이 추가해서 사용할 수 있는 장점을 가지고 있지만, 활용성 측면에서 기존의 유한요소법보다 복잡하여 실용성이 떨어진다. 본 논문에서는 일반유한요소법의 장점을 충분히 살려 균열선단근방에서는 응력을 모델링하여 근사함수로 사용하고 균열선단에서 거리가 먼 곳은 기존의 유한요소를 써서 계산을 하였다. 특별한 후처리 과정(Post processing) 없이 비교적 정확한 응력확대계수를 손쉽게 얻을 수 있다. 일반유한요소법을 이용한 제시된 방법론이 타당함을 수치 예제를 통하여 확인하였다.

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Establishment of Ffracture Mechanics Fatigue Life Nnalysis Procedures for Offshore Tubular Joints part I :The Behabvior of Stress Intersity Factors of Weld Toe Surface Flow (해양구조물의 원통형 조인트에 대한 퐈괴역학적 피로 수명 산출방법)

  • Rhee, H. C.
    • Journal of Ocean Engineering and Technology
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    • v.2 no.1
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    • pp.116-124
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    • 1988
  • 해양구조물의 원통조인트에 대한 피로 수명 산출이 전통적으로 실험적 방법에만 의존해 왔음은,원통조인트의 구조가 복잡하여 용접부위 균열의 응력확대 계수 계산이 거의 불가능 했든 것이 주 원인이었다. 최근에 유한요소 3차원 모델을 이용한 계산방법이 개발되어 심히 구조적으로 복잡한 표면 균열의 응력확대계수 산출이 용이하게 되었다. 해양 구조물의 원통조인트에 대한 피로 수명 산출법을 개발하기 위한 연속되는 3부작의 제1부로서 본 논문은 X형 원통 조인트 용접주위 표면 균열의 응력확대 계수 거동을 분석하고 있다. 분석결과를 이용하여 응력확대계수를 엄격한 방법에 의해 계산하였다. 계산된 응력확대계수를 구조적인 관점에서 해석하고 있다.

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Calculation of Intensity Factors Using Weight Function Theory for a Transversely Isotropic Piezoelectric Material (횡등방성 압전재료에서의 가중함수이론을 이용한 확대계수 계산)

  • Son, In-Ho;An, Deuk-Man
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.36 no.2
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    • pp.149-156
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    • 2012
  • In fracture mechanics, the weight function can be used for calculating stress intensity factors. In this paper, a two-dimensional electroelastic analysis is performed on a transversely isotropic piezoelectric material with an open crack. A plane strain formulation of the piezoelectric problem is solved within the Leknitskii formalism. Weight function theory is extended to piezoelectric materials. The stress intensity factors and electric displacement intensity factor are calculated by the weight function theory.

Develpment of Automated Stress Intensity Factor Analysis System for Three-Dimensional Cracks (3차원 균열에 대한 자동화된 응력확대계수해석 시스템 개발)

  • 이준성
    • Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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    • v.14 no.6
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    • pp.64-73
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    • 1997
  • 솔리드 모델러, 자동요소분할 기법, 4면체 특이요소, 응력확대계수의 해석 기능을 통합하여, 3차원 균열의 응력확대계수를 효율적으로 해석할 수 있는 시스템을 개발하였다. 균열을 포함하는 기하모델을 CAD 시스템을 이용하여 정의하고, 경계조건과 재료 물성치 및 절점밀도 분포를 기하모델에 직접 지정함으로써, 퍼지이론 에 의한 절점발생과 데로우니 삼각화법에 의한 요소가 자동으로 생성된다. 특히, 균열 근방에는 4면체 2차 특이요소를 생성시켰으며, 유한요소 해석을 위한 입력 데이터가 자동으로 작성되어 해석코드에 의한 응력 해석이 수행된다. 해석 후, 출력되는 변위를 이용하여 변위외삽법에 의한 응력확대계수가 자동적으로 계산되어 진다. 본 시스템의 효용성을 확인하기 위해, 인장력을 받는 평판내의 표면균열에 대해 해석하여 보았다.

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Numerical Computation of Dynamic Stress Intensity Factors in Axisymmetric Problems (축대칭 문제에서의 동적 응력확대계수의 계산)

  • 이성희;심우진
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.16 no.2
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    • pp.207-216
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    • 2003
  • In this paper, the finite element method for the elastodynamic axisymmetric fracture analysis is presented in matrix form through the application of the Galerkin method to the time integral equations of motion with no inertia forces. Isoparametric quadratic quadrilateral element and triangular crack tip singular elements with one-quarter node are used in the mesh division of the finite element model. To show the validity and accuracy of the proposed method, the infinite elastic medium with the penny shaped crack is solved first and compared with the analytical solution and the numerical results by the finite difference method and the boundary element method existing in the published literatures, and then the dynamic stress intensity factors of solid and hollow cylinders of finite dimensions haying penny-shaped cracks and internal and external circumferential tracks are computed in detail.

Application of Fracture Mechanics to Design of Machine and Structuire Element (파괴역학을 이용한 기계요소 및 구조물 설계방안 (4))

  • Lee, Eok-Seop
    • Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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    • v.4 no.3
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    • pp.19-27
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    • 1987
  • 부재가 피로하중을 받을 경우에는 피로하중의 변동과 균열의 성장에 인한 균열크기의 변동때문에 각순간에서의 응력확대계수가 변화하게 된다. 피로균열성장을 모델링할때 응력확대계수를 이용할 수 있는 타당성은 균열성장속도가 매우 느리므로 순간순간에서의 형상계수의 변화가 거의 무시할 수 있다는 사실에 근거하고 있다. 즉 균열의 길이는 순간순간에 일정하다고 생각하는 즉 준-정적인 문제로 귀착되며, 이 경우 에는 순간순간에 대응하는 단지 변동하는 하중에 대한 응력확대계수의 변동양상을 검토하면 되는 것이다.

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A Boundary Integral Approximation For the Stress Intensity Factors in Elastic Plate Bending (강성평판굽힘 문제의 응력확대계수를 위한 경계적분수치해법)

  • Kim, J. W.
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.6 no.3
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    • pp.282-288
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    • 1982
  • 크랙탄성평판의 굽힘문제가 경계적분방정식으로 구성되었다. 자연변수인 변위, 수직기울기, 굽힘 모우멘트, 등가전단적과 크랙끝에서 응력의 성장율로 정의되는 응력확대계수들이 주변수로 포함 된다. 이 적분방정식들은 가역에너지 적분이론(Green-Rayleigh)을 기초로 크랙응력분포특성에 맞 게 발전되었으며 해당되는 핵함수들이 유도되었다. 등분석 모우멘트를 받는 중앙크랙이 있는 정 4각형 모형에 대한 응력확대계수가 계산되어 기존의 유한요소법의 해와 비교되었다.

Analysis of a Branched Crack in a Semi-Infinite Plate Under Tension and Bending Moment (인장과 굽힘을 받는 반무한 평판내의 분기균열 해석)

  • 김유환;범현규;박치용
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.15 no.3
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    • pp.433-440
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    • 2002
  • A branched crack in a semi-infinite plate under uniform tension and bending moment is considered in this study By using the superposition, the stress and moment intensity factors for the branched crack subjected to uniform tension and bending moment we evaluated. The stress intensity factors we obtained by using the finite element method and the J-based mutual integral. The moment intensity factors are calculated by extrapolating the values of the moment new the crack tip. Numerical results lot the normalized stress and moment Intensity factors we shown as functions of the ratio of branched crack length to main crack length and the branching angle.

Stress Intensity Factors for Branched Edge Cracks (가지친 표면크랙의 응력확대계수)

  • 구인회
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.10 no.2
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    • pp.257-264
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    • 1986
  • 무한평판에 묻혀진 크랙에 대한 응력확대계수를 결정하는 전위분포법을 반무한 평판에서의 표면크랙에 확장 적용하였다. 이를 위해 반평면에서의 전위응력의 기본 해가 간단한 복소수 응력함수형태로 얻어졌다. 평형을 이루는 절편적인 분포로부터 응력확대의 계수를 계산하는 새로운 방식을 제안하였으며, 수직표면 크랙과 묻혀진 경사크랙에 대한 기존해와 이 방법의 결과가 상호 비교되었다. 경사진 표면크랙에 대한 계산결과는 유한평판에서의 기존하는 Mapping Collocation 해석과 비교되어 좋은 일치를 보여 주었다. 구부러진 크랙과 대칭으로 가지친 크랙에 대해서는 표면크랙과 묻혀진 크랙사이에 상당한 차이가 있음이 나타났다.

Stress Concentration Factor and Stress Intensity Factor with U-notch and Crack in the Beam (U-노치 및 균열을 갖는 보의 응력집중계수 및 응력확대계수)

  • Seo, Bo Seong;Lee, Kwang Ho
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.40 no.5
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    • pp.513-523
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    • 2016
  • The stress concentration factors and stress intensity factors for a simple beam and a cantilever are analyzed by using finite element method and phtoelasticity. Using the analyzed results, the estimated graphs on stress concentration factors and stress intensity factors are obtained. To analyze stress concentration factors of notch, the dimensionless notch length H(height of specimen)/h=1.1~2 and dimensionless gap space r(radius at the notch tip)/h=0.1~0.5 are used. where h=H-c and c is the notch length. As the notch gap length increases and the gap decreases, the stress concentration factors increase. Stress concentration factors of a simple beam are greater than those of a cantilever beam. However, actually, the maximum stress values under a load, a notch length and a gap occur more greatly in the cantilever beam than in the simple beam. To analyze stress intensity factors, the normalized crack length a(crack length)/H=0.2~0.5 is used. As the length of the crack increases, the normalized stress intensity factors increase. The stress intensity factors under a constant load and a crack length occur more greatly in the cantilever beam than in the simple beam.