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퍼지메쉬를 이용한 3차원 균열에 대한 응력확대계수 해석 시스템
Stress Intensity Factor Analysis System for 3D Cracks Using Fuzzy Mesh 원문보기

한국지능시스템학회 논문지 = Journal of Korean institute of intelligent systems, v.18 no.1, 2008년, pp.122 - 126  

이준성 (경기대학교 기계시스템디자인공학부) ,  이은철 (경기대학교 대학원 기계공학과) ,  최윤종 (경기대학교 대학원 기계공학과) ,  이양창 (대림대학 산학협력팀)

초록
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상용화된 FEM 코드와 3차원 솔리드 모델러를 통합하여 3차원 균열에 대한 자동 응력확대계수 해석 시스템을 개발하였다. 하나 또는 몇 개의 3차원 균열을 포함하는 기하학적 모델을 정의한다. 시스템에 저장된 몇 개의 절점패턴을 선택하면 자동적으로 퍼지지식 처리기법을 이용한 기하학적 모델 전 영역에 절점들이 중첩되어진다. 절점들은 생성되어지고 데로우니삼각화 법에 의한 사면체 솔리드요소가 생성되어진다. 최종적으로 완전한 유한요소 모델이 생성되어져 응력해석을 수행하게 된다. 본 논문은 몇몇 함수들을 실현시키기 위한 방법론에 대해 묘사하고 있으며 시스템의 타당성을 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Integrating a 3D solid modeler with a general purpose FEM code, an automatic stress intensity factor analysis system of the 3D crack problems has been developed. A geometry model, i.e. a solid containing one or several 3D cracks is defined. Several distributions of local node density are chosen, and...

주제어

#응력확대계수   #표면균열   #유한요소해석   #퍼지이론   #자동요소생성법   #데로우니삼각화  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 균열을 포함하는 기하 모델에 대해 간단하고 손쉬운 조작을 행하므로써, 요소 사이즈가 제어된 수만 혹은 수십만 절점의 대규모 유한요소 모델을 완전히 자동적으로 생성 가능토록 하였다. 본 시스템의 처리는 (a) 형상(기하모델) 정의, (b) 균열의 형상 정의 및 등록, (c) 기하 모델에 대한 경계조건 및 재료물성치의 지정, (d) 절점 밀도 정보의 지정, (e) 절점 발생, (f) 요소생성 및 스무징(smoothing), (g) 요소에의 경계조건 및 재료물성치 부가, (h) FE 해석, (i) 파괴역학 파라미터 K값의 산출 등으로 이루어진다.
  • 그러나 데로우니법은 요소가 생성되어진 절점 분포에 의해 임의로 분할되기 때문에 균열 면의 상하에 위치하는 절점을 연결하지 않도록 절점 분포를 미리 조정할 필요가 있다. 그래서, 타원체로서 균열의 토폴로지의 유사성에 착안하여 타원체를 도려내는 균열도입법을 제안하고자 한다. 구체적으로는 구조물의 형상을 정의할 때, 균열을 넣고 싶은 위치에 타원체를 도려냄으로써 균열부의 상하면을 연결하지 않도록 하면 된다.
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참고문헌 (14)

  1. Irwin, G. R., "Introduction for Part-Through Crack Fatigue Life Prediction," ASTM 687, pp. 11-12, 1999 

  2. Schroeder, W.J. and Shephard, M.S., "Combined Octree/ Delaunay Method for Fully Automatic 3-D Mesh Generation," International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol. 29, pp. 37-55, 1990 

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  3. Pourazady, M. and Radhakrishnan, M., "Optimization of a Triangular Mesh," Computers and Structures, Vol. 40, No. 3, pp. 795-804, 1991 

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  4. Buratynski, E. K., "Fully Automatic Three- Dimensional Mesh Generator for Complex Geometries," International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol. 30, pp. 931-952, 1990 

  5. Shephard, M. S. and Georges, M. K., "Automatic Three-Dimensional Mesh Generation by the Finite Octree Technique," International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol. 32, pp. 709-749, 1991 

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  6. Sugioka, K., Lee, J. S., Yoshimura, S. and Yagawa, G., "A Probabilistic Fracture Mechanics Analysis of Multiple Surface Cracks Considering their Interaction Effects," Proceedings of the '94 Annual Meeting of JSME/MMD, No. 940-37, pp. 257-258, 1994 

  7. Yoshimura, S., Lee, J. S. and Yagawa, G., "FEM Modeler for 3D Solid Geometry with Free-Form Surface: Automatic Attachment of Boundary Conditions to 3D Mesh," The 6th Computational Mechanics Conference, No. 930-71, pp. 505-506, 1993 

  8. Chiyokura, H., "Solid Modeling : Theory and Implementation," Addition -Wesley, 1988 

  9. Lee, J. S., "Automated CAE System for Three- Dimensional Complex Geometry," The Doctoral Thesis, The University of Tokyo, 1995 

  10. Asano, T., "Practical Use of Bucketing Techniques in Computational Geometry," Computational Geometry, North-Holland, pp. 153-195, 1985 

  11. Watson, D. F., "Computing the n-Dimensional Delaunay Tessellation with Application to Voronoi Polytopes," The Computer Journal, Vol. 24, pp. 162-172, 1991 

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  12. Cavendish, J. C., "Automatic Triangulation of Arbitrary Planar Domains for the Finite Element Method," International Journal of Numerical Methods in Engineering, Vol. 8, pp. 679-696, 1974 

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  13. Hibbit, Karlsson & Sorensen, Inc., "ABAQUS User's Manual," 2007 

  14. Newman, J. C. and Raju, I. S., "An Empirical Stress-Intensity Factor Equation for the Surface Crack," Engineering Fracture Mechanics, Vol. 15, pp. 185-192, 1981 

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