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Transversely Isotropic

• 자연 지반은 일반적으로 층이 지고 기울어져 있으며, 각 직교 방향으로 다른 강성값을 가질 수 있습니다. 아래 그림과 같이 지반 층은 전체 \(x\) 축과 요소 \(\theta\) 축이 각도 \(\theta\)를 이루는 요소 직교 방향 \(x'\)와 \(z'\)에서 직교-이방성을 나타냅니다.

직교 이방성 모델

• 이와 같은 직교이방성은 층리(단층)방향의 접선방향과 법선방향의 강성을 별도로 지정하는 것으로 모사합니다. 층리의 법선방향의 강성은 일반적으로 접선방향에 비해 감소되며, 이방성 방향의 전단강성은 전단탄성계수( \(G\) )로 정의합니다. 완전등방성의 경우 \(E_1\) , \(\nu_1\) 이 각각 \(E_2\) 와 동일하게 설정되며, \(G\) 는 탄성계수와 포아송비의 관계가 됩니다.

  

• 횡등방성 재료는 등방성을 가지는 횡단면과 이에 수직한 축으로 정의가 되는 재료 모델입니다. 횡단면 내에서는 물리적인 특성이 동일하고, 수직 방향으로는 이와 다른 특성을 갖습니다.

  • 횡단면 평면 외(out of plane) 물성 : \(E_1\) , \(\nu_{12}(=\nu_{13})\) , \(G_{12}(=G_{13})\)

  • 횡단면의 평면 내(in plane) 물성 : \(E_{2}(=E_{3})\) , \(\nu_{23}\) , \(G_{23}\)

• 여기서 \(E_1\)은 횡단면의 수직 축에 대한 탄성계수, \(\nu_{12}\), \(\nu_{13}\)와 \(G_{12}\), \(G_{13}\)는 각각 수직 축과 횡단면의 다른 축들이 이루는 평면의 포아송비와 전단계수 입니다.

• 경사각(dip angle) \(\alpha_1\)과 경사방향(dip direction) \(\alpha_2\)에 해당하는 두 각에 의해서 해당 재료의 국부좌표계가 정의되고, 경사면과 수평면의 기준 축 \(N\)과 \(X\)는 일치하지 않기 때문에, 실제 변환행렬을 구성할 때는 \(\alpha_2\)에서 두 평면의 기준 축 사이의 각도에 해당하는 편각(declination)을 별도 보조각(auxiliary angle) \(\alpha_3\)를 이용합니다.

  \(\alpha_3 = \alpha_2 - \text{declination}\)

열전도

• 전도율(Conductivity) : 열에너지를 전도하는 능력을 나타내는 재료의 물성입니다.

• 비열(Specific Heat) : 어떤 물질의 \(1kg\) 을 \(1°C\) 올리는데 필요한 열량으로 열전달(과도상태) (Transient Heat Transfer) 해석시 필수 항목입니다.

• 발열계수(Heat Generation Factor) : 열전달해석의 하중벡터로 사용되는 발열하중에 발열계수를 곱한 값이 물체에 가해지는 총 발열 하중 값이 됩니다.