p-Version Finite Element Model of Cracked Thick Plates Including Shear Deformation under Flexure

휨을 받는 두꺼운 균열판의 전단변형을 고려한 p-Version 유한요소모델

The new p-version crack model is proposed to estimate the stress intensity factors of the thick cracked plate under flexure. The proposed model is based on high order theory and $C^{\circ}$-plate element including shear deformation. The displacements fields are defined by integrals of Legendre polynomials which can be classified into three groups such as basic mode, side mode and internal mode. The computer implementation allows arbitrary variations of p-level Up to a maximum value of 10. The stress intensity factors are computed by virtual crack extention approach. The effects of ratios of thickness to crack length(h/a), crack length to width(a/W) and boundary conditions are investigated. Very good agreement with the existing solution in the literature are shown for the uncracked plate as well as the cracked plate.

휨거동을 받는 두꺼운 균열판의 응력확대계수를 산정할 수 있는 새로운 p-version 균열모델이 제시되었다. 제안된 모델에서는 고차이론과 전단변형을 고려할 수 있는 $C^{\circ}$-평판요소가 사용되었다. 임의의 변위장은 적분형 르장드르 다항식에 의해 정의되는데 이 다항식은 기본 모우드, 주변 모우드와 내부 모우드으로 구성되어 있다. 컴퓨터 프로그램에는 최고 10차까지의 적분형 르장드르 함수를 자유스럽게 사용할 수 있게 하였으며 응력확대계수는 가상균열전진법에 의해 계산되었다. 본 연구에서는 평판의 두께와 폭에 대한 균열진전길이의 변화와 경계조건의 변화에 따른 응력확대계수의 영향이 조사되었으며 모멘트 하중을 재하받는 균열판과 균열이 없는 평판의 해석이 기존의 문헌에 발표된 이론값과 유한요소해석 결과와 비교되어 높은 정확도를 보여주고 있다.