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회전 자유도를 갖는 삼차원 유한 요소의 성능 개선 = Improvement of a three dimensional finite element with rotational degrees of freedom
서명 / 저자 회전 자유도를 갖는 삼차원 유한 요소의 성능 개선 = Improvement of a three dimensional finite element with rotational degrees of freedom / 이정준.
저자명 이정준 ; Lee, Jung-Joon
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 1998].
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8008613

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초록정보

A solid element with rotational degrees of freedom is usually classified into two categories. One is the finite element developed by transforming the midside nodal DOF of a twenty-node isoparametric element into corner nodes in terms of corner nodal translations and rotations. The other is derived from the variational principle employing independent rotation fields. It can be based on Ressiner's variation principle modified by Hughes and Brezzi. Although the former has a simpler formulation, the finite element analysis does not show comparatively good results in some benchmark tests. An element based on the minimum potential energy principle has quadratic order terms in interpolation of the displacement field, but they are only related to nodal rotations. For the reason, the quadratic order terms can not be expected to well interpolate the displacement field. In this study, in order to improve accuracy and reliability of finite element analysis and to remove the Possion's ratio locking difficulty, nine extra modes similar to the incompatible modes are introduced on the element level in the natural space. With the finite element proposed, a series of tests propoosed by MacNeal and Harder is performed. The proposed element passes the patch test and shows the better result of finite element analysis than those with the previously proposed incompatible elements.

회전자유도가 있는 삼차원 유한 요소는 대개 두 범주에 속한다. 하나는 20절점 모서리 중앙 절점의 자유도를 꼭지점의 선형,회전 변위로 변환하는 것이다. 또 다른 하나는 독립적인 회전장을 도입하는 변분 원리에 근거해서 유도된다. 이것은 Hughes와 Brezzi에 의해 수정된 Ressiner의 변분원리에 기초한다. 전자가 간단한 정식화가 가능하지만 어떤 수치예제에서 비교적 좋지 않은 결과를 보인다. 최소 포텐셜 에너지 원리에 근거한 요소는 변위 근사에 이차 항을 가지고 있지만, 그 항들은 단지 회전 변위에만 관련된다. 따라서, 이차 항이 변위 근사를 잘 표현하지 못할 것이라 예측된다. 본 논문에서, 유한요소해석 결과의 정확도와 신뢰성을 개선하고, 포아송비 구속 현상을 제거하기 위하여 비적합 변위형과 비슷한 아홉개의 추가 모드를 요소 수준에서 첨가하였다. 제안된 요소는 MacNeal과 Harder가 제안한 일련의 수치 예제를 통해 검증되었다. 제안된 요소는 조각 시험을 통과하고 이전에 제안된 다른 비적합 요소들보다 좋은 유한요소해석 결과를 나타내었다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MME 98061
형태사항 iv, 62 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 한국어
일반주기 저자명의 영문표기 : Jung-Joon Lee
지도교수의 한글표기 : 이병채
공동교수의 한글표기 : 허훈
지도교수의 영문표기 : Byung-Chai Lee
공동교수의 영문표기 : Hoon Huh
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 기계공학과,
서지주기 참고문헌 : p. 32-33
주제 유한 요소법
회전 자유도
삼차원
Finite element method
Rotational DOF
Three dimension
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