• 제목, 요약, 키워드: 응력확대계수

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

  • 홍원택;이필승
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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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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해양구조물의 원통형 조인트에 대한 퐈괴역학적 피로 수명 산출방법 (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)

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

  • 손인호;안득만
    • 대한기계학회논문집A
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    • v.36 no.2
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    • pp.149-156
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    • 2012
  • 파괴역학에서 가중함수는 응력확대계수를 계산하기 위하여 사용되어진다. 본 논문에서는 균열을 가진 횡등방성 압전재료에 대한 전기-기계적 분석을 행하여 평면변형률 상태의 압전문제를 Leknitskii 해석법으로 풀었고 가중함수이론을 압전재료에 확대 적용하였다. 가중함수이론을 이용하여 응력확대계수와 전기변위확대계수를 구하였다.

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

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

  • 이성희;심우진
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • v.16 no.2
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    • pp.207-216
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    • 2003
  • 본 논문에서는 균열을 지닌 축대칭 문제를 해석하기 위하여 시간적분형 운동방정식을 바탕으로 한 유한요소 해법을 제시한다. 유한요소메쉬는 8절점 등매개변수 사변형 요소와 균열선단에서의 1/4절점 삼각형 특이요소로 구성되며, 동적 응력확대계수는 균열면상의 1/4절점의 y방향 변위로부터 구한다. 제시된 해법의 정확성과 타당성을 검증하기 위하여 내부에 원환균열을 지닌 무한 탄성체가 균열면상에서 충격하중을 받을 때의 동적 응력확대계수를 계산하고 타 수치결과와 비교 검토하였다. 응용 예제로서 원환균열과 원주균열을 지닌 중실축과 중공축의 동적 응력확대계수를 균열의 길이와 축의 길이에 따른 영향을 자세히 조사하였다. 균열길이가 커지면 동적 응력확대계수가 커지고, 축의 길이가 길어지면 동적 응력확대계수 곡선의 폭도 함께 증가됨을 확인하였다. 그리고 균열의 위치가 안쪽에 포함될 경우보다는 바깥쪽에 포함될 때 더 큰 동적 응력확대계수가 발생됨을 밝힌다.

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

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

  • 김유환;범현규;박치용
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • v.15 no.3
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    • pp.433-440
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    • 2002
  • 본 연구에서는 균일한 인장과 굽힘을 받는 반무한 평판내의 분기균열에 대하여 해석하였다. 중첩의 원리를 이용하여 인장과 굽힘을 받는 분기균열에 대하여 응력 및 모멘트 확대계수를 해석하였다. 응력확대계수는 유한요소법과 J 기저 상호매개적분을 이용하여 해석하였고, 모멘트확대계수는 균열선단의 모멘트로부터 모멘트외삽을 이용하여 계산하였다 무차원화된 응력확대계수와 모멘트확대계수에 대한 수치해석 결과는 분기균열 길이와 주균열의 비, 그리고 분기균열각의 함수로 나타내었다.

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

  • Kim, J. W.
    • 대한기계학회논문집
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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.

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

  • 구인회
    • 대한기계학회논문집
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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.

광탄성법을 이용한 인장판의 경사균열 응력확대계수 측정 (Stress Intensity Factor Measurement of Inclined Crack in Tensile Plates by Use of Photoelasticity)

  • 백태현;이춘태;김영철
    • 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
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    • v.5 no.2
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    • pp.215-222
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    • 2015
  • 본 논문에서는 중앙에 경사 균열이 있는 시편을 원형편광기에 설치하여 인장하중을 가한 후 나타나는 등색프린지로부터 디지털 영상처리기법을 사용하여 광탄성 프린지를 2배로 증식하여 세선처리한 후, 이로부터 응력확대계수를 측정하였다. 경사균열 시편으로부터 광탄성 법을 이용하여 응력확대계수를 구한 후 이론식으로 계산한 값과 비교하였다. 실험 결과는 이론값에 근접하였으며 광탄성 법으로 응력확대계수를 정밀하게 측정할 수 있는 가능성을 제시하였다.