Cohesive element를 활용한 균열진전 파괴확률 평가

Abstract

구조물들은 흔히 피로파괴의 위험에 노출되어 있다. 이러한 구조물들에 대한 합리적인 설계를 위해서는, 피로균열이 진전하면서 발생하는 파괴의 확률을 관련 불확실성 요인들을 고려해 정량적으로 평가할 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 cohesive element를 활용해 피로파괴의 확률을 평가하는 기법을 제안한다. 제안 기법의 첫 단계에서는 cohesive element를 활용해 피로균열의 진전을 모사할 수 있는 ABAQUS 유한요소모델을 구축한다. 그 다음에는 불확실성 인자(즉, 확률변수)들의 다양한 값들에 대해 유한요소해석을 수행, 그 결과를 바탕으로 구조물의 하중과 변위 응답에 대한 반응면 함수(response surface function, RSF)를 구축한다. 마지막으로는 이 RSF를 사용해 FORM(first order reliability analysis) 해석을 수행, 다양한 하중 및 변위 한계 값들에 대해 파괴확률을 계산한다. 또한 제안 기법은 파괴확률의 확률변수들에 대한 민감도를 계산해주며, 이러한 파괴확률과 민감도 결과들은 피로파괴의 위험성을 갖는 다양한 구조물들의 신뢰도 기반 설계에 유용하게 활용될 수 있다.