Abstract
In order to consider statistical properties of probability variables used in the structural analysis the conventional approach using the safety factor based on past experience usually estimated the safety of a structure Also the real structures could only be analyzed with the error in estimation of loads material characters and the dimensions of the members. But the errors should be considered systematically in the structural analysis Safety of structure could not precisely be appraised by the traditional structural design concept Recently new aproach based on the probability concept has been applied to the assessment of structural safety using the reliability concept Thus the computer program by the Probabilitstic FEM is developed by incorporating the probabilistic concept into the conventional FEM method. This paper estimated for the reliability of a plane stress structure by Advanced First-Order Second Moment method using von Mises, Tresca and Mohr-Coulomb failure criterions. Verification of the reliability index and failure probability of attained by the Monte Carlo Simulation method with the von Mises criterion were same as PFEM, but the Monte Carlo Simulation were very time-consuming. The variance of member thickness and load could influence the reliability and failure probability most sensitively among the design variables from the results of the parameter analysis. The proper failure criterion according to characteristic of materials must be used for safe design.
구조해석에 사용되는 확률변수들의 통계적 특성들을 고려하기 위해 기존의 접근방법은 경험에 근거한 안전계수를 사용하여 구조물의 안전성을 평가하여왔다. 또한 실제 구조물들은 하중 재료적 특성 및 부재 치수들의 불확실량을 포함한 형태로 해석되어져 왔다. 그러나 구조 해석을 정확히 하기 위해서는 불확실량이 체계적으로 고려되어야 한다. 기존의 구조 설계 개념에 의한 방법으로는 구조물의 안전성을 정확히 파악할 수 없기 때문에 최근에는 확률이론에 근거한 신뢰성이론을 적용하여 구조물의 안전성을 판단하는 시도가 이루어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 기존의 유한요소방법에 확률이론을 도입한 확률 유한요소법을 개발하였다. 이 연구에서는 3개의 한계상태방정식 즉 Von-Mises, Tresca, Mohr-Coulomb의 파괴조건 식들을 이용하여 개선된 1계2차모멘트방법에 의해 평면응력 구조물의 신뢰성을 평가하였다. 본 연구 결과의 검증은 Von-Mises의 항복기준으로 Monte Carlo Simulation 방법을 사용하였으며, 본 연구 결과의 파괴확률과는 1.2% 차이가 있었다. 본 연구의 장점은 Monte Carlo Simulation 방법에서 사용된 16만번의 반복계산을 PFEM은 3번으로 줄여 해석시간이 대단히 짧아진 것과 설계변수가 파괴확률에 미치는 영향을 알 수 있다는 것이다. 셀계변수가 파괴확률에 미치는 영향을 분석해 본 결과 가장 민감한 변수는 부재두께와 하중순이었다.
