점진기능재료(FGM) 판과 쉘의 비선형 해석

• 영문명: Nonlinear Analysis of Functionally Graded Materials Plates and Shells
• 발행기관: 한국방재학회
• 저자명: 한성천 이창수 김기동 박원태 Han, Sung-Cheon Lee, Chang-Soo Kim, Gi-Dong Park, Weon-Tae
• 간행물 정보: 『2. 한국방재학회 논문집』7권5호, 61~72쪽, 전체 12쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2007.12.31

국문 초록

Navier 해 및 유한요소 해를 두께 방향으로 재료의 성질이 변하는 점진기능재료 판 및 쉘의 해석을 위해 제시하였다. 판과 쉘의 두께를 따라 완만하게 변하는 등방성 구조물의 두께방향에 따른 역학적 특성을 고려하기 위하여 S 형상 함수를 적용한 점진기능재료를 고려하였다. 비선형 9 절점 요소기저 Lagrangian 쉘 요소의 정식화를 기하학적 비선형 해석을 위해 제시하였다. 자연 좌표계에 의한 변형률이 본 연구의 쉘요소에 사용된다. 1차 전단변형이론에 의한 수치 해석 예제로 상면과 하면의 탄성 계수의 변화, 하중조건, 형상 비 그리고 폭-두께 비에 따른 역학적 거동을 연구하였다. 또한 거듭제곱 매개 변수의 변화에 따른 점진기능재료 구조물의 결과들을 조사하였다.

영문 초록

Navier`s and Finite element solutions based on the first-order shear deformation theory are presented for the analysis of through-thickness functionally graded plates and shells. The functionally graded materials are considered: a sigmoid function is utilized for the mechanical properties through the thickness of the isotropic structure which varies smoothly through the plate and shell thickness. The formulation of a nonlinear 9-node Element-based Lagrangian shell element is presented for the geometrically nonlinear analysis. Natural-coordinate-based strains are used in present shell element. Numerical results of the linear and nonlinear analysis are presented to show the effect of the different top/bottom elastic modulus, loading conditions, aspect ratios and side-to-thickness ratios on the mechanical behaviors. Besides, the result according to the variation of the power-law index of isotropic functionally graded structures is investigated.

키워드

비선형 해석 점진기능재료 판 및 쉘 요소기저 라그랑지안 쉘 요소 Nonlinear analysis Functionally graded materials plates and shells Element-based Langrangian shell element