Mesh adaptivity를 이용한 비선형 동적 균열진행 해석

임팩트 혹은 폭파하중과 같은 동적하중이 구조물에 작용할 때, 구조물의 균열 진행 및 분기는 시간과 공간에 따라 동시다발적으로 일어나며, 균열진행 구간에는 비선형 거동을 보인다. 이러한 현상을 유한요소해석 기법을 이용하여 해석 혹은 예측하기 위해서는 연속적인 도메인이 불연속적인 도메인으로 변화하는 과정을 시간과 공간에 자유롭게 표현할 수 있어야 한다. 이러한 점을 해결하기 위하여, 본 연구에서는 mesh adaptivity 기술을 도입하였다. 요소의 adaptivity 이용시 발생하는 국부적 요소관계 변화는 topology-based 데이터 구조를 이용하여 효율적으로 처리하였으며, topology-based 데이터 구조는 일반적인 절점과 요소 정보뿐만 아니라 꼭지점, 모서리, 측면의 정보를 계산할 수 있다. 여기서 절점과 요소는 explicitly 저장하였으며, 요소내 꼭지점, 모서리, 측면의 정보는 implicitly 저장하여 topology-based 데이터구조를 이용할 때 메모리 이용을 최소화 하였다. 비선형 균열진행과정을 나타내기 위하여 cohesive zone 모델을 도입하였으며, 균열면에 작용하는 응력과 균열폭의 관계는 포텐셜에 근거한 구성방정식을 이용하였다.