Riks Method를 이용한 비선형 수치해석

Modified Arc-Length Method of Riks

구조물의 비선형 거동을 추적 조사하는 비선형 유한요소 해석에서 하중증분을 사용하는 Newton-Raphson방법은 임계점 근처에서는 수렴이 안되는 단점을 갖고 있으므로 구조물의 거동이 심한 비선형 경로(nonlinear path)를 포함하고 있는 구조물의 거동을 조사하기 위해서는 Newton-Raphson 방법의 부가적인 수정이 필요하다. Newton-Raphson 방법의 수정보완 방법으로 Riks에 의해 제안된 구속조건식을 사용하여 반복계산하는 arc-length method로써 접선강성벡터에서 수직인 방향으로 접근하는 방법(normal arc-length method)과 접선강성벡터가 원호를 그리며 비선형 경로에 접근해 가는 방법(cylindrical arc-length method)을 사용하였으며 또한 각 단계에서 비선형의 정도에 따라 arc-length를 조절하는 자동하중 증분법을 사용하였다. 비선형 수치해석의 예로 경사진 외팔보, 단순 아치구조, 쉘 구조 및 편심 보강평판의 비선형 거동을 추적 조사하였다.

The modified arc-length algorithms for the automatic incremental solution of nonlinear finite element equations proposed by Riks are presented, which comprise the cylindrical arc-length method and the normal arc-length method. These methods are developed to trace the nonlinear path of large displacement problems such as a pre and post bucking/collapse response of general structures. These methods are applied to analyse the nonlinear behavior of arch and shell problems in parallel with the standard and modified Newton-Raphson method.