[선체구조설계시스템] FEM

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레포트 > 수산해양계열
2010.02.10
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소개글

[선체구조설계시스템] FEM에 대한 자료입니다.

1. Introduction
1.1. 이번 수업이 담아낼 내용 - FEM에 대한 간단한 설명
1.2. 수업 전에 필요한 Background Knowledge
-Beam , Plate 에 대한 방정식과 이들의 차이

2. FEM
2.1. FEM의 개념과 역사

2.2. FEM의 과정
2.2.1. Planning and Preparation
2.2.2. Development of the Engineering Model
2.2.3. Construction of the Finite Element Model
2.2.4. Interpreting the Results

2.3. FEM Weak & Strong Points

3. 후기

본문내용

Beam은 수직재의 기둥에 연결되어 하중을 지탱하고 있는 수평 구조부재로, 축에 직각 방향의 힘을 받아 주로 휨에 의하여 하중을 지탱하는 것이 특징이다. 즉, Beam은 1차원적인 형태로 구현할 수 있고, Beam에 제공되는 load에 의해 Shear force와 Bending Moment가 유발된다. 위와 같이 x축으로 뻗어있는 Beam의 미분방정식은 다음과 같이 정의되어 있다.
(u(x): deflection w(x): distributed load)
이 미분방정식을 이용하여 우리는 Beam에서의 deflection을 구할 수 있고,
이를 이용하여 Beam 내부에 걸리는 Shear force, Bending Moment를 아래와 같이 구할 수 있다.

● Plate
Plate에서의 Boundary Condition

Plate는 앞서 설명한 Beam과는 다르게 2차원적인 형태로 구현되는 부재이다. 이런 Plate에서의 govern equation은 다음과 같다.
(p: distributed load , w= displacement)
위 식에서 D는 bending/flexual rigidity of the plate로서, 아래와 같이 정의된다.
(E: Young's modulus , t: thickness of plate, :Poisson's ratio)

FEM을 ‘요소'를 나누어 계산하는 방법이다. 계산을 위해서 FEM을 시행하는 개인들은 주어진 Object를 Beam, Plate, 3D-Structure 등으로 나름의 idealize를 한다. 때문에 무엇으로 요소를 idealize 했느냐에 따라서 그 요소를 해석하는데 사용되는 Govern equation이 달라지고, 각각의 계산결과에 차이가 발생한다. 때문에 선박과 같이 크고 복잡한 구조물을 보다 정밀하게 분석하기 위해서는 선박의 구획별로 작용하는 힘과 모멘트를 잘 이해하고, 그 구획을 계산하기 위해서 요소를 어떠한 것으로 idealize 해야 하는지에 대한 개념이 반드시 필요할 것이라고 생각한다.

참고문헌

∙ 최창근, “유한요소법”, 2002
∙ http://www.efunda.com/formulae/solid_mechanics/plates/theory.cfm
∙ http://en.wikipedia.org/wiki/Finite_element_method

#FEM #요소 #구조물 #Beam #of #해석 #the #계산 #Element

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