In the thesis, boundary effects that arise from crack surfaces and boundary conditions of the non-ordinary state-based peridynamics (NOSB-PD) model are identified and alleviated. Peridynamics is a non-local continuum mechanics developed for resolving difficulties in dealing with discontinuities such as cracks and voids. However, the boundary effect occurs due to the incomplete horizon near the boundaries and boundary conditions, which is a common issue in non-local numerical methods. To reduce the boundary effect, a quantitative stress treatment method is introduced at the crack front and surface and applied to δ- and m-convergence tests to narrow the variation of the crack paths. The stabilized coupling of NOSB-PD and finite element method is developed, and the boundary imposition method is implemented to reduce the boundary effect. The stabilized coupling model is verified through elastic and fracture problems. J2 plasticity theory is implemented and verified in the stabilized coupling model.
본 연구는 비정규 상태기반 페리다이나믹스 모델의 균열면과 경계조건에 의해 발생하는 경계효과를 규명하고 감소시켰다. 페리다이나믹스 기법은 균열이나 공동과 같은 비연속적면에서의 계산적 어려움을 해결하기 위해 개발된 비국부 연속체 역학이다. 그러나 비국부 수치해석법에서 흔히 발생하는 쟁점으로 경계면 근처에서의 불완전한 호라이즌과 경계조건에 의한 경계효과가 발생하게 된다. 경계효과 감소를 위해 균열 선단과 표면에서의 정량적 응력 처리 방법을 도입하고 δ-와 m-수렴 테스트에 활용하여 균열 경로의 변동을 줄였다. 비정규 상태기반 페리다이나믹스와 유한요소법의 안정된 결합을 개발하고 경계부여법을 구현하여 경계효과를 감소시켰다. 안정화된 커플링 모델은 탄성 및 파괴 문제를 통해 검증하였다. J2 소성 이론을 안정화된 커플링 모델에 구현하고 검증하였다.
