Abstract
Engineers must be aware of possible sources of chaotic behavior. They may render conventional design predictions untrustworthy and potentially unsafe because of the sensitivity to initial conditions. Dynamic responses of a spherical shell subjected to impulsive loading which act on the center are analyzed using the finite element method. The chaotic responses are identified by the standard methods, such as displacement-time histories, Poincare maps, and phase diagrams. The responses are chaotic, but, not so sensitive to the initial conditions, and the characteristics of responses are not changed with time, in contrast to the case of the responses of beam. The Poincare points scattered in the limited area represent that the responses are chaotic, but do not show the geometric structures. The snap-through phenomena of the shell to the side of the direction of the load or of the opposite direction, is analysed by using the energy diagram.
계가 혼돈거동을 나타낼 경우에는 변수들의 미소변화에 의해서도 계가 전혀 다른 거동을 나타낼 수 있기 때문에 비선형계의 설계 및 해석시에는 이를 고려해야 한다. 따라서 본 연구에서는 구형 쉘의 중앙에 충격하중이 수직방향으로 작용하는 경우, 쉘의 기하학적 비선형성과 재료적 비선형성으로부터 기인되는 혼돈거동을 해석하였다. 쉘의 탄소성거동을 유한요소법을 이용하여 구한 후 계의 거동을 변위-시간이력, 프앙카레 맵, phase diagram등의 표준적인 방법들을 이용하여 쉘의 혼돈거동을 규명하였다. 해석결과, 계는 혼돈거동을 나타내었으나 탄소성보의 경우와는 달리 초기조건의 미소변화에 대한 극도의 민감도는 나타나지 않았으며 시간에 대한 쉘의 거동특성도 크게 변하지 않았다. 프앙카레 맵은 한정된 영역에 결쳐서 점들이 분포되었기 때문에 계의 거동이 혼돈거동임을 보여 주고 있지만 혼돈계의 프앙카레 맵에서 나타나는 기하학적 구조는 나타나지 않았다. 에너지선도를 이용하여 쉘이 하중의 작용방향 또는 반대방향으로 불규칙적으로 snap-through되는 원인을 규명하였다.
