3차원 퍼리다이나믹스와 2차원 고차 고전 탄성 이론을 통합한 파단 분석을 위한 계산적 접근

개요 고전 연속체 이론의 비국소 대안으로서, 퍼리다이나믹스(PD)는 수학적으로 불연속성에 호환되어 실패 예측에 특히 매력적입니다. 반면에 PD 이론은 비국소 상호작용으로 인해 계산적으로 부담이 될 수 있습니다. PD와 정제된 고차 유한 요소 방법(FEM) 간의 결합은 이들의 두드러진 특성을 통합합니다. 본 연구는 고전 탄성에 기반한 2차원 고차 유한 요소와 3차원 퍼리다이나믹스를 결합하는 계산적 접근을 제안합니다. 결합 기반 PD 모델링은 손상이 발생할 수 있는 영역에서 고려되며, 나머지 영역에서는 정제된 유한 요소 모델링이 사용됩니다. 본 연구에 사용된 정제된 유한 요소는 2D 카레라 통합 공식(CUF)을 기반으로 하여 최적화된 컴퓨팅 효율성으로 3D와 유사한 정확성을 제공합니다. PD와 FEM 간의 결합은 물리적 일관성과 호환성을 인터페이스 영역에서 허용하는 라그랑주 승수 방법을 통해 이루어집니다. 최소한의 계산 작업으로 미리 설정한 정확도를 달성하기 위한 적응형 수렴 검사 알고리즘도 제안됩니다. 검증을 위해 준정적 인장 시험, 쐐기 분할 시험 및 L-판 균열 시험의 시뮬레이션이 수행됩니다. 심층 분석 결과, 현재 접근 방식이 선형 변형, 재료 열화 및 균열 전파를 효과적으로 재현할 수 있음을 보여줍니다.