축대칭 구조물의 해석을 위한 유한요소의 개선
Improvement of an Finite Element for Analysis ofAxisymmetric Structures
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초록
본 논문에서는 축대칭 구조물의 응력해석을 위한 개선된 유한요소를 제안하였다. 이 요소의 강성행렬은 이차유한요소의 변위형상에 Bubble 모드를 추가함으로써 구할 수 있었다. 그리고 요소의 강성행렬 계산시 수정된 적분차수를 사용하고 강성행렬의 선형조합을 통하여 의사 영 에너지 모드의 발생을 피하였다. 요소의 신뢰성과 정확성을 입증하기위해 여러 가지 예제에 대하여 수치검증작업이 수행되었다. 요소의 수치시험 결과 본 논문에서 제안된 요소는 비교대상의 요소들에 비하여 비교적 양호한 결과를 보여주었다. 또한 이 요소의 적용성을 보기 위하여 원자력발전소 격납구조물의 극한능력을 검토해 보았다.
Abstract
In this paper an improved finite element for stress analysis of axisymmetric problems is proposed. The displacement field of this element is formulated by adding the bubble-mode function to displacement mode of the quadratic finite element. Modified numerical integration technique and linear combination of stiffness matrix is applied to calculate the stiffness matrix of the element in order to avoid spurious zero energy mode. Numerical tests for various verification problems are carried out. The results of numerical tests show accuracy and reliability of the element presented in this paper. Ultimate capacity of the containment structure is also investigated using this axisymmetric element.
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