인장 또는 압축을 받는 막구조나 평면방향으로만 하중을 전달할 수 있는
구조물의 부재에 사용될 수 있다.
1. 일반사항
평면 응력 요소는 동일평면상에 위치한 3개에서 12개의 절점에 의해 삼각형,
사각형으로 정의되며, 평면방향으로 하중을 받을 수 있고, 두께가 요소면의
전체에 걸쳐 균일한 박판(Membrane)의 모델링에 사용된다.
평면 응력 요소의 두께방향 응력성분은 존재하지 않으며 두께방향의 변형율은
Poisson Effects에 의해 존재하는 것으로 가정된다.
2. 요소자유도 및 요소좌표계
요소자유도는 요소좌표계를 기준으로 X, Y방향의 변위 자유도만 가진다.
요소좌표계는 오른손법칙에 준한 x, y, z축의 직교좌표계를 따른다.
요소좌표계 및 요소자유도
3. 주요고려사항
평면응력요소는 각 변에 대해 수직방향으로 압력하중을 받을 수 있다.
평면응력요소는 사각형 또는 삼각형모양을 가지며 평면내의 인장, 압축,
전단강성만을 가진다.
사각형요소는 요소의 특성상, 변위 및 응력에 대해 근접한 결과를 산출하지만,
삼각형요소의 경우는 변위에 대해서는 비교적 정확하나 응력의 측면에서는
정확성이 떨어지기 때문에 정밀한 해석결과가 필요한 부위에서는 사용을 피하고
메쉬의 크기를 변화시키고자 하는 경우에 사각형요소간의 연결을 위해 주로
사용한다.
Crack모델에서 삼각형/사각형요소를 사용한 예
회전강성을 가진 보요소나 판요소등과 연결될 때눈 강체구속조건을 이용하거나
강체보요소등을 요소간의 연결성을 유지시키도록 하여야 한다.
