• 제목, 요약, 키워드: 일반 평면응력조건

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축방향 경계 조건을 고려한 두꺼운 실린더의 점소성 응력해 (Viscoplastic Solution of Thick Walled Cylinder Considering Axial Constraint)

  • 윤삼손;이순복
    • 대한기계학회논문집A
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    • v.27 no.9
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    • pp.1555-1561
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    • 2003
  • Finite element analysis using modern constitutive equation is one of the most general tools to simulate the deformation behavior and to predict the life of the structure. Constitutive equation becomes complicated so as to predict the material behavior more accurately than the classical models. Because of the complexity of constitutive model, numerical treatment becomes so difficult that the calculation should be verified carefully. One-element tests, simple tension or simple shear, are usually used to verify the accuracy of finite element analysis using complicated constitutive model. Since this test is mainly focused on the time integration scheme, it is also necessary to verify the equilibrium iteration using material stiffness matrix and to compare FE results with solution of structures. In this investigation, viscoplastic solution of thick walled cylinder was derived considering axial constraints and was compared with the finite element analysis. All the numerical solutions showed a good coincidence with FE results. This numerical solution can be used as a verification tool for newly developed FE code with complicated constitutive model.

평면 변형 조건에서 일축 인장력을 받는 금속 재료의 불연속 변위 각에 대한 연구 (A Study on the Angle of Localization of a Metal Specimen under Uniaxial Tension with Plane Strain Condition)

  • 박재균;김미림
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • v.24 no.3
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    • pp.275-281
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    • 2011
  • 일반적으로 인장 시험에 주로 사용되는 납작한 형태의 금속 재료에 천천히 인장력을 가하고 그 힘을 증가시키면 어느 순간에 루더스 밴드(Luders band)라고 불리는 소성 변형의 띠가 갑자기 발생한다. 이 띠들은 일정 각도를 가지고 평행하게 발생하며, 여러 연구자들에 의해 특정 경계조건에 대하여 이 띠가 발생하는 조건과 그 각도에 대한 많은 연구가 선행되어 왔다. 본 연구에서는 평면 응력 조건에서 이루어진 Thomas(1961)의 연구를 기반으로 하고 $J_2$ 소성 변형 조건, 힘의 평형방정식, 그리고 구성방정식을 이용하여 평면 변형 조건에서 발생하는 밴드의 각도를 해석적으로 유도하였다. 이 결과는 음향텐서를 이용한 기존의 연구 결과와 일치함을 확인하였다.

평면변형시험을 이용한 화강풍화토의 응력-변형률 특성 (Stress-Strain Characteristics of Weathered Granite Soil in Plane Strain Test)

  • 김유성;이진광;김재홍
    • 한국지반공학회논문집
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    • v.30 no.5
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    • pp.37-46
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    • 2014
  • 다양한 지반조건을 갖고 있는 지반구조물들은 공사 설계에 대한 특성에 따라 안정성 해석을 하여 설계와 시공이 되어야 한다. 일반적으로 지반의 강도정수들은 삼축압축시험으로 분석한 결과를 설계시공에 적용하여 안정성을 해석한다. 띠하중과 같은 응력을 받고 있는 댐, 제방, 옹벽 등은 한방향의 변형이 구속되어 있는 평면변형 조건의 지반구조물들이다. 지반 조건에 맞는 안정성 해석은 적절한 강도정수들의 적용에 의해서 이루어져야 한다. 삼축압축시험에 의한 강도정수 적용은 이러한 지반구조물들을 설계할 때, 안전율이 과소평가되어 시공성과 경제성에 불리하게 작용한다. 본 연구는 화강풍화토를 대상으로 삼축압축시험과 평면변형시험을 통하여 강도정수를 산정하고 상대밀도에 따른 강도 증가에 대한 경향을 분석하고자 한다. 삼축압축시험은 응력경화가 지속적으로 발생하기 때문에 최대 변형률 15%에서 한계파괴응력을 결정짓는 반면에, 평면변형 조건에서 수행되는 시험은 강도가 증가하면서 2번의 뚜렷한 응력경화를 나타내었고, 강도정수를 결정할 수 있는 항복응력을 구분할 수 있었다.

탄성 선형 경화 재료로 구성된 복합 구조물의 자유 경계면에서 나타나는 응력특이도 (The Free Edge Stress Singularity At An Interface of Bilinear Material Structure)

  • 정철섭
    • 전산구조공학
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    • v.10 no.3
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    • pp.185-193
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    • 1997
  • 탄성 선형 경화 재료로 구성된 복합 구조물의 자유 경계면에서 나타나는 응력 특이도를 평면 변형률 상태에서 계산하였다. 자유 표면력 경계조건과 계면 연속조건을 만족해야하는 지배 탄성 방정식은 2점 경계치문제로 정의되며, 일반 고유치 문제의 해인 고유치가 응력 특이도가 될 것이다. 자유경계면 근처에서 응력 성분을 r/sup s-1/에 비례한다고 가정하여 특정한 s(고유치)를 구하는 고유치 문제를 뉴톤향상법과 사격법을 사용하여 수치적으로 해를 구하였다.

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광탄성 실험 하이브리드 법에 의한 접촉응력 해석시 응력형상함수의 영향 (Influence of Stress Shape Function on Analysis of Contact Problem Using Hybrid Photoelasticity)

  • 신동철;황재석
    • 대한기계학회논문집A
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    • v.37 no.3
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    • pp.345-352
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    • 2013
  • 본 논문에서는 광탄성 실험 하이브리드 법을 이용하여 접촉응력문제를 해석하는 경우의 응력형상 함수에 대해서 다루고 있다. 일반적으로 접촉응력문제는 반평면 문제로써 해석 되어지므로, 접촉응력의 경우 Airy 응력함수를 구성하는 두 해석적인 응력함수의 관계는 균열문제에서와 유사하였다. 그러나 이 관계를 그대로 접촉응력문제 (특히 특이점을 가진 경우)에 사용할 수가 없다. 그러므로 정확한 접촉문제의 해석을 위해 이들 두 해석적인 응력함수의 형태에 접촉하는 두 끝점의 조건에 따른 응력형상함수를 반드시 고려하여야만 할 것이다. 두 접촉끝점의 응력 특이성에 따라 4종류로 분류되는 이들 응력형상함수 중에서 오링 해석을 위한 중요한 두 종류의 응력형상함수를 선택하였으며, 이것의 유효성을 검증하였다.

이방성을 갖는 해성점토 기초지반의 거동해석 (Behaviour of Foundation Ground with Marine Clay in Anisotropy)

  • 김면수;이강일;김찬기;윤중만;백원진
    • 한국지반신소재학회논문집
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    • v.14 no.1
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    • pp.11-21
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    • 2015
  • 본 연구는 대상형 하중이 작용하는 기초지반의 고유이방성에 대한 거동특성을 파악하기 위하여 시화지구 해성점토를 이용하여 일반삼축압축시험과 수평방향의 변형만을 허용하고 중간주응력(${\sigma}_2$) 방향의 변형률(${\varepsilon}_2$)을 0으로 하는 평면변형률 압축 및 신장시험을 실시하였다. 또한 일련의 시험결과에 의해 해석에 필요한 토질매개변수를 결정하였다. 그리고 대상하중이 작용하는 기초지반에 대하여 탄 소성 구성모델 중 자연퇴적점토의 거동특성을 가장 적절하게 설명할 수 있는 Cam-clay 모델을 적용하여 일반삼축압축시험 및 평면변형률시험 조건일 경우에 대하여 수치해석을 실시하였다. 해석결과 연직변위는 평면변형률 압축시험이 일반삼축압축시험에 비하여 18~25% 정도 변위가 크게 발생하였으며, 수평변위도 13~19% 정도 변위가 크게 발생하는 것으로 나타났다.

개선소성힌지해석과 유전자 알고리듬을 이용한 평면 강골조 구조물의 퍼지최적설계 (Fuzzy Optimum Design of Plane Steel Frames Using Refined Plastic Hinge Analysis and a Genetic Algorithm)

  • 이말숙;윤영묵;손수덕
    • 한국강구조학회 논문집
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    • v.18 no.2
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    • pp.147-160
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    • 2006
  • 본 논문에서는 개선소성힌지해석과 유전자 알고리듬을 이용한 평면 강골조 구조물의 퍼지최적설계 방법을 제시하였다. 개선소성힌지해석에서는 강골조 구조물의 기하학적 비선형성을 고려하기 위해 보-기둥 요소의 안정함수를 사용하였으며, 재료적 비선형을 고려하기 위해 잔류응력, 소성힌지, 그리고 기하학적 불완전성 등에 의한 점진적인 강성감소모델을 사용하였다. 유전자 알고리듬에서는 토너먼트 선택방법과 마이크로 유전자 알고리즘을 사용하였다. 목적함수로는 구조물의 총중량을 사용하였으며, 제약조건으로는 하중-저항능력, 사용성, 연성도, 그리고 시공성에 관한 기준을 고려하였다. 퍼지최적설계에서는 명확한 목적함수와 퍼지제약을 가지는 경우에 한하여 허용 오차는 제한값의 5%로 선택하고 비소속함수와 레벨컷 방법을 이용하여 0에서 1까지 0.2간격으로 나누어 최적화하였다. 여러 평면 강골조 구조물의 최적설계를 수행하여 일반GA최적설계와 퍼지GA최적설계의 최적값을 비교하였다.

궤도틀림을 고려한 교대접속부의 열차상호동적거동해석 (Train-Structure Dynamic Interaction Analysis of The Bridge Transition Considering Track Irregularity)

  • 최찬용;김현기;정근영;양상범
    • 한국지반공학회논문집
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    • v.31 no.9
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    • pp.29-38
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    • 2015
  • 이 연구에서는 열차가 교량 접속부를 통과하면서 발생되는 동적상호작용 문제를 유한요소해석프로그램을 이용하여 검토하였다. 해석대상구간에서의 궤도틀림조건은 부등침하량을 삼각함수를 이용하여 이상화하고, 철도공사 선로 보수기준을 만족하는 최대 궤도틀림 한계치를 해석조건으로 설정하였다. 해석대상이 되는 접속부 구조물의 체결장치 아래 부분은 모두 3차원 입체요소로 모형화하였으며, 해석비용을 줄이기 위하여 1/2 궤도부분만을 모형화하였다. 경계조건은 평면변형률상태에 준하는 것으로 차량-궤도 동적상호작용해석을 수행하였다. 국내 콘크리트궤도용 표준 접속부에서의 궤도틀림에 따른 열차 주행시 동적상호작용해석을 수행하여 윤중감소율과 차체수직진동가속도를 살펴보았으며, 접속부의 시멘트 안정처리골재, 일반골재, 일반토사구간에서의 발생된 최대 Mises응력으로 동적거동을 평가하였다.

구조물에 대한 다목적퍼지최적화 (Multi-Objective Fuzzy Optimization of Structures)

  • 박춘욱;편해완;강문명
    • 한국강구조학회 논문집
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    • v.12 no.5
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    • pp.503-513
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    • 2000
  • 본 연구에서는 구조물의 최적설계문제를 다를 때 나타나는 퍼지성을 고려하는 동시에 대립되는 기준들을 다루기 위해 중요도를 적용 유전자알고리즘 및 퍼지이론에 의한 이산형의 다목적 함수를 갖는 트러스구조물의 최적화를 시도하는 다목적 이산화 최적화 프로그램을 개발하였다. 그리고 개발된 프로그램을 적용하여 10부재철골트러스에 대한 설계 예를 들어 비교 고찰하였다. 본 연구를 통해 평면트러스구조물에대한 응력해석 및 최적설계가 일률적으로 처리될 수 있는 통합 시스템화된 퍼지-유전자알고리즘에 의한 다목적최적 구조설계가 가능하게 되었다. 특히 일반최적설계에서 처리되지 않는 불확실한 제약조건에 대한 경우에 대하여도 피지이론을 도입함으로써 가능하게 되어 보다 구조물의 합리적인 최적설계가 가능하게 되었다.

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강도감소법에 의한 3차원 사면안정해석에 대한 매개변수 연구 (Parametric Studies of Slope stability Analysis by 3D FEM Using Strength Reduction Method)

  • 김영민
    • 한국지반신소재학회논문집
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    • v.15 no.4
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    • pp.25-32
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    • 2016
  • 지반공학에서 평면변형율을 가정하는 2차원 사면안정해석은 일반적으로 널리 사용되고 있다. 이 가정은 사면활동이 넓은 영역에 걸쳐서 발생되는 가정이므로 3차원 효과가 무시된다. 대다수 연구에서 2차원해석의 최소안전율값은 3차원해석에 비하여 작게 평가되는 보수적인 결과를 나타낸다. 최근에는 컴퓨터의 소프트웨어와 하드웨어를 포함한 해석방법의 발달로 3차원해석에 대한 요구가 커지고 있다. 본 논문에서는 원호모드, 병진모드사면을 이용하여 유한요소에 의한 2, 3차원해석 및 2차원 한계평형해석을 통하여 수치해석을 실시하였다. 해석결과 매개변수(요소망크기, 체적팽창각(dilatency angle), 경계조건, 응력이력, 모델차원)에 따른 사면안정해석에 미치는 영향을 분석하였다. 해석결과 2차원 해석보다 3차원 해석에 의한 사면의 안전율 값은 항상 크게 평가되며, W 뱡향 경계조건이 롤러지지인 경우, 사면폭에 의한 결과 차이는 없는 것으로 조사되었다.