증분소성이론에 의한 p-Version 탄소성 유한요소해석

국문 초록 (Abstract)

p-version 유한요소법에 의한 고정밀해석은 응력특이가 발생하는 선형탄성 문제에 매우 적합한 방법으로 인식되고 있다. 해석 결과의 정확도, 모델링의 단순성, 입력자료에 대한 통용성 및 사용자와 CPU 시간의 절감 등 여러장점이 선형탄성 문제에 적용되어 우수성이 입증되었지만, 탄소성 해석분야는 아직 적용이 이루어지지 않고 있다. 그러므로 본 논문에서는 일-경화재료에 대한 구성방정식을 이용하여 정식화된 증분소성이론과 소성유동법칙에 근거한 재료비선형 p-version 유한요소모델이 제안되었다. 비선형방정식을 풀기 위해 Newton-Raphson법과 초기강성도법 등의 반복법이 모색되었다. 제안된 모델을 이용하여 개구부를 가진 사각형 평판과 내압을 받는 두꺼운 실린더, 그리고 등분포하중을 받는 원판해석 등의 수치실험이 수행되었다. 한편, p-version 모델에 의한 해석결과는 문헌의 이론값과 상용유한요소프로그램인 ADINA의 해석결과와 비교 검증되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The high precision analysis by the p-version of the finite element method are fairly well established as highly efficient method for linear elastic problems, especially in the presence of stress singularity. It has been noted that the merits of the p-version are accuracy, modeling simplicity, robustness, and savings in user's and CPU time. However, little has been done to exploit their benefits in elasto-plastic analysis. In this paper, the p-version finite element model is proposed for the materially nonlinear analysis that is based on the incremental theory of plasticity using the constitutive equation for work-hardening materials, and the associated flow rule. To obtain the solution of nonlinear equation, the Newton-Raphson method and initial stiffness method, etc are used. Several numerical examples are tested with the help of the square plates with cutout, the thick-walled cylinder under internal pressure, and the circular plate with uniformly distributed load. Those results are compared with the theoretical solutions and the numerical solutions of ADINA