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유한요소 교호법으로 구한 삼차원 균열 탄성해의 정확성 향상 및 검토
박재학(Jai Hak Park),G.P. Nikishkov 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集A Vol.34 No.5
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. An SGBEM (symmetric Galerkin boundary element method)-FEM alternating method has been proposed by Nikishkov, Park and Atluri. This method can be used to obtain mixed-mode stress intensity factors for planar and nonplanar three-dimensional cracks having an arbitrary shape. For field applications, however, it is necessary to verify the accuracy and consistency of this method. Therefore, in this study, we investigate the effects of several factors on the accuracy of the stress intensity factors obtained using the abovementioned alternating method. The obtained stress intensity factors are compared with the known values provided in handbooks, especially in the case of internal and external circumferential semi-elliptical surface cracks. The results show that the SGBEM-FEM alternating method yields accurate stress intensity factors for three-dimensional cracks, including internal and external circumferential surface cracks and that the method can be used as a robust crack analysis tool for solving field problems.
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박재학(Jai Hak Park),G.P. Nikishkov 대한기계학회 2011 大韓機械學會論文集A Vol.35 No.9
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. The SGBEM-FEM alternating method has been known to be a very effective method for analyzing threedimensional cracks in a finite body. The accurate values of the stress intensity factor can be obtained for a general planar or nonplanar three-dimensional crack. In the existing method, eight-noded quadrilateral boundary elements are used to model a crack. In some cases, three-node triangle boundary elements are more convenient for the modeling of a crack with a general shape. In this study, a crack is modeled with three-noded triangular and seven-noded quadrilateral elements by using the advancing-front mesh generation method. The stress intensity factors are obtained for cracks with several shapes and the accuracy of results is examined.
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