소성 대변형 및 이방성 손상의 유한요소해석

Finite Element Analysis for Plastic Large Deformation and Anisotropic Damage

대변형, 대회전, 대변형도 문제를 고려한 탄소성-손상 유한요소 정식화 과정을 연구함으로써 구조물의 모든 비선형 거동 및 손상을 합리적으로 예측할 수 있는 수치모형을 개발하였다. 재료의 소성 변형과정에서 발생되는 손상을 합리적으로 고려하기 위하여 연속체 손상역학의 접근방법을 이용하여 구성방정식을 정식화하였으며 Updated Lagrangian 정식화방법, 호장증분법 등의 비선형 강성방정식 해법을 적용하여 2차원 평면문제를 대상으로 하는 탄소성-손상 유한요소해석 프로그램을 구성하였다. 여러가지 예제 계산을 통하여 이 수치모형의 적용성 및 타당성을 검토한 결과 대변형 문제, 손상을 포함하는 재료 비선형문제 공히 합리적인 해석결과를 제시하고 있슴을 확인할 수 있었다.

An improved analysis model for material nonlinearity induced by elasto-plastic deformation and damage including large strain response was proposed. The elasto-plastic-damage constitutive model based on the continuum damage mechanics approach was adopted to overcome limitations of the conventional plastic theory, which can manage the anisotropic tonsorial damages evolved during time-independent plastic deformation process of materials. Updated Lagrangian finite element formulation for elasto-plastic damage coupling problem including large deformation, large rotation and large strain problems was completed to develop a numerical model which can predict all kinds of structural nonlinearities and damage rationally. Finally, a finite element analysis code for the 2-dimensional plane problem was developed and the applicability and validity of the numerical model was investigated through some numerial examples. Calculations showed reasonable results in both geometrical nonlinear problem due to large deformation and material nonlinearity including the damage effect.