내압을 받는 섬유강화 복합적층 파이프 구조를 해석하기 우해 감절점 원통형 쉘 유한요소를 이용하였다. 이요소는 lockintg현상을 제거하고, 수렴성을 개선하기 위해 감차적분기법, 변위형의 추가, 가정된 전단 변형 도장을 사용한 9절점의 3차원 쉘 유한요소이다. 이 유한요소를 이용하여 여러개의 예제를 해석하고, 결과를 이론식 및 다른 구조해석 프로그램과 비교하였다. 비교결과 유한요소의 수렴도 양호하였고, 섬유강과 복합적층 파이프 구조의 섬유 배향 각도를 증가시킴에 따라 파이프의 처짐은 감소하면서 파이프의 강성이 증가함을 알 수 있고 이는 또한 90.deg.적층 각도가 내압을 받는 파이프 구조의 hoop tension을 유효하게 받을 수 있음을 보여주고 있다.

A degenerated cylindrical shell element for modeling glass fiber reinforced plastic pipes is developed and its performance for static structural analysis under internal uniform pressure is evaluated. The element is a nine node degenerated solid shell element with reduced integration technique, addition of nonconforming displacement modes, and assumed strain method to improve convergence of analysis. Several numerical examples are solved and compared with analytical solutions and other F.E.M programs, The results show that the increment of fiber orientation in the GFRP pipes with reference to the longitudinal axis cause less radial displacements and much stiffness in the pipes. This is reasonable since the internal pressure will primarily cause hoop stresses in the ring and 90-angle ply GFRP ring carry these efficiently in pure tension.

• 조병완(한양대학교 공과대학 토목공학과) | Cho Byung-Wan