In this paper, a versatile shell element with drilling degree of freedom has been developed by modified flat shell approach. This element is made basically by combining a membrane element with drilling degrees of freedom and a plate bending element. And the effect of out of plane warp is considered by rigid link correction. This element possesses six degree of freedom per node which permits an easy connection to other types of finite elements and improves the element behavior as well. In plate bending part, an improved Mindlin plate has been established by the combined use of the addition of non-conforming modes, the reduced (or selective) integration scheme, and the construction of the substitute shear strain fields. In membrane part, the non-conforming displacement modes are added to the displacement fields to improve the basic behavior of membrane element with drilling degree of freedom. The shell element proposed herein passes the patch tests, does not show any spurious mechanism and does not produce shear and membrane locking phenomena. This element yields reliable solutions even for the distorted meshes through the analyses of benchmark problems.
본 논문에서는 평면쉘을 수정하여 면내 회전자유도를 갖는 쉘요소를 개발하였다.이 요소는 기본적으로 면내 회전자유도를 가지는 평면응력요소와 평판요소의 결합에 의하여 만들어졌다. 그리고 요소의 절점들이 한평면에 있지 않을 때를 고려하기 위하여 rigid link correction이라는 방법을 적용하였다. 이 요소는 절점당 6개의 자유도를 가지고 있으므로 요소의 거동이 좋을 뿐만아니라 다른 요소와의 결합이 쉽다. 이 요소의 평판 부분은 비적합모드, 선택적 감차적분, 대체변형률장이라는 세가지 방법을 결합하는 방법을 통하여 개발되었다. 평면응력요소 부분은 비적합 모드와 면내 회전자유도가 포함되어있다. 본 논문에 제안된 요소는 조각시험을 통과하며 어떤 영에너지모드도 가지고 있지 않고 전단잠금현상과 막잠금 현상도 보이지 않았다. 이 요소는 여러 시험용 해석 문제에 있어서 신뢰할 만한 결과를 보였다.
