변위장에 곡률효과가 포함된 4절점 쉘요소의 개발 = Developmentof 4-Node Cylindrical Shell Element including Curvature Effect in Displacement Field

국문 초록 (Abstract)

최근들어 쉘구조에 대한 효율적이고도 정확한 유한요소해석을 위해 많은 쉘요소들이 개발되어 사용되고 있다. 그러나 대부분의 요소들이 곡률이 심한 쉘구조의 해석에 적용되었을 경우에는 좋은 성능을 보여주지 못하고 있는데. 이는 이러한 요소들이 초기곡률항이 포함되어 있지 않은 일반적인 다항식으로 변위장을 표현하기 때문이다. 일반적인 다항식으로는 변위장을 표현하게 되면 곡률이 심한 쉘구조인 경우에 대해서는 그 변형형상을 정확히 표현할 수 없을 뿐 만 아니라, 곡률이 심해질수륵 크게 발생되는 면내거동과 휨거동의 연성효과를 충분히 고려할 수 없다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 변위장에 곡률효과가 포함된 원통형 쉘요소를 개발하였다. 고전적인 박판 쉘이론으로부터 중립면의 변위장을 유도하였으며, 직선보와 곡선보의 지배미분방정식의 정해로부터 유도된 일차원 형상함수들을 이용하여 원통형쉘의 형상함수를 구성하였다 이틀 이용하여 요소강성행렬과 기하강성행렬 그리고 하중벡터를 유도하였고. 이러한 유한요소정식화를 바탕으로 유한요소해석 프로그램을 작성하였다. 개발된 요소의 타당성을 검증하기 위하여 여러 가지 예제들에 대한 수치해석을 수행하였다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론
• 2. 유한요소 정식화
• 2.1 원통형셀의 변위장과 변위-변형도 관계
• 2.2 형상함수의 구성
• 2.3 강성행렬 및 하중벡터
• 3. 검증예제
• 3.1 Scordelis-Lo Roof
• 3.2 Pinched Cylinder
• 4. 결론
• 참고문헌