• 제목/요약/키워드: 대칭 Galerkin 경계요소법

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임의 형태의 삼차원 균열 모델링 및 해석 (Modeling and Analysis of Arbitrarily Shaped Three-Dimensional Cracks)

  • 박재학
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제35권9호
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    • pp.1091-1097
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    • 2011
  • SGBEM-FEM 교호법은 유한 물체 내에 존재하는 삼차원 균열을 해석하는 유용한 방법으로 알려져 있다. 이 방법으로 일반적인 평면 혹은 비평면 삼차원 균열에 대한 정확한 응력강도계수를 구할 수 있다. 기존의 방법에서는 균열을 모델화 하는데 8 절점 사각형 경계요소를 사용한다. 그러나 임의 형상의 균열의 경우는 3 절점 삼각형 요소를 사용하여 균열을 모델화 하는 것이 더 편리하다. 따라서 본 논문에서는 3 절점 삼각형 요소와 7 절점 사각형 요소를 사용하여 전진 프런트 법으로 균열을 모델링 하였다. 사용된 균열 모델의 정확성을 검토하기 위하여 몇 가지 형상의 균열에 대하여 응력강도계수를 구하여 기존의 해와 비교하였다.

유한요소 교호법을 이용한 삼차원 내부 균열의 탄소성 해석 (Elastic-plastic Analysis of a 3-Dimensional Inner Crack Using Finite Element Alternating Method)

  • 박재학;박상윤
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제31권10호
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    • pp.1009-1016
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    • 2007
  • Finite element alternating method has been suggested and used effectively to obtain the fracture parameters in assessing the integrity of cracked structures. The method obtains the solution from alternating independently between the FEM solution for an uncracked body and the crack solution in an infinite body. In the paper, the finite element alternating method is extended in order to obtain the elastic-plastic stress fields of a three dimensional inner crack. The three dimensional crack solutions for an infinite body were obtained using symmetric Galerkin boundary element method. As an example of a three dimensional inner crack, a penny-shaped crack in a finite body was analyzed and the obtained elastc-plastic stress fields were compared with the solution obtained from the finite element analysis with fine mesh. It is noted that in the region ahead of the crack front the stress values from FEAM are close to the values from FEM. But large discrepancy between two values is observed near the crack surfaces.

대칭 Galerkin 경계요소법을 이용한 유한체 내에 존재하는 임의의 삼차원 균열의 해석 (Analysis of Arbitrary Three Dimensional Cracks in the Finite Body Using the Symmetric Galerkin Boundary Element Method)

  • 박재학;김태순
    • 한국안전학회지
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    • 제19권1호
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    • pp.38-43
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    • 2004
  • Many analysis methods, including finite element method, have been suggested and used for assessing the integrity of cracked structures. In the paper, in order to analyze arbitrary three dimensional cracks, the finite element alternating method is extended. The crack is modeled by the symmetric Galerkin boundary element method as a distribution of displacement discontinuities, which is formulated as singularity-reduced integral equations. And the finite element method is used to calculate the stress values for the uncracked body only. Applied the proposed method to several example problems for planner cracks in finite bodies, the accuracy and efficiency of the method were demonstrated.

유한요소 교호법으로 구한 삼차원 균열 탄성해의 정확성 향상 및 검토 (Examination and Improvement of Accuracy of Three-Dimensional Elastic Crack Solutions Obtained Using Finite Element Alternating Method)

  • 박재학
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제34권5호
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    • pp.629-635
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    • 2010
  • SGBEM-FEM 교호법이 Nikishkov, Park 및 Atluri 에 의하여 제안되었었다. 제안된 방법을 사용하면 임의 형태의 평면 혹은 비평면 삼차원 균열에 대하여 복합 모드의 응력강도계수를 구할 수 있다. 그러나 현장에서의 적용을 위해서는 이 방법의 정확성 및 신뢰성에 대한 검토가 더욱 필요하다. 따라서 본 논문에서는 응력강도계수에 영향을 주는 주요한 몇 가지 인자를 검토하였다. 그리고 원통의 내부 및 외부에 존재하는 원주방향 표면균열에 대한 응력강도계수를 구하여 기존의 해와 비교하였다. 그 결과 SGBEM-FEM 교호법은 이들 균열에 대하여 정확한 해를 주고 있음을 확인하였다.

유한요소 교호법을 이용한 삼차원 균열의 탄소성 J 적분 해석 (Analysis of Elastic-Plastic J Integrals for 3-Dimensional Cracks Using Finite Element Alternating Method)

  • 박재학
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제33권2호
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    • pp.145-152
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    • 2009
  • SGBEM(Symmetric Galerkin Boundary Element Method)-FEM alternating method has been proposed by Nikishkov, Park and Atluri. In the proposed method, arbitrarily shaped three-dimensional crack problems can be solved by alternating between the crack solution in an infinite body and the finite element solution without a crack. In the previous study, the SGBEM-FEM alternating method was extended further in order to solve elastic-plastic crack problems and to obtain elastic-plastic stress fields. For the elastic-plastic analysis the algorithm developed by Nikishkov et al. is used after modification. In the algorithm, the initial stress method is used to obtain elastic-plastic stress and strain fields. In this paper, elastic-plastic J integrals for three-dimensional cracks are obtained using the method. For that purpose, accurate values of displacement gradients and stresses are necessary on an integration path. In order to improve the accuracy of stress near crack surfaces, coordinate transformation and partitioning of integration domain are used. The coordinate transformation produces a transformation Jacobian, which cancels the singularity of the integrand. Using the developed program, simple three-dimensional crack problems are solved and elastic and elastic-plastic J integrals are obtained. The obtained J integrals are compared with the values obtained using a handbook solution. It is noted that J integrals obtained from the alternating method are close to the values from the handbook.