Analysis of Anisotropic Laminated Cylindrical Shells with Shear Deformation

전단변형을 고려한 비등방성 원통형 쉘의 해석

The shell structures with composite materials have the advantages in strength, corrosion resistance, and weight reduction. The objective of this study is to analyze anisotropic composite circular cylindrical shells with shear deformation theory. In applying numerical methods to solve differential equations of anisotropic shells, this paper use finite difference method. The accuracy of the numerical method can be improved by taking higher order of interval ${\Delta}$ to reduce error. This study compares the results of finite difference method with the results of ANSYS based on finite element method. Several numerical examples show the advantages of the stiffness increasement when the composite materials aroused. Therefore, it is expected that results of this study give various guides for change of the subtended angles, load cases, boundary conditions, and side-to-thickness ratio.

복합재료를 사용한 비등방성 원통형 쉘 구조형식은 단일소재의 재료역학적인 단점을 극복할 수 있다. 본 연구의 목적은 1차전단변형효과가 고려된 비등방성 원통형 쉘을 해석하는 것이다. 전단변형효과가 고려된 원통형 쉘의 거동은 기존의 고전적인 해와 길이-두께비에 따라 상당한 거동의 차이를 보이므로 이러한 전단변형효과의 고찰은 매우 중요하다고 사료된다. 또한 본 연구는 유한요소법에 근간한 상용 공학프로그램인 ANSYS와 본 연구의 프로그램결과를 비교, 검증하였으며, 비등방성 원통형 쉘의 중심각의 변화, 화이버의 보강각도 변화, 탄성계수비의 변화 등에 따른 쉘의 처짐 및 단면력을 분석하였다. 본 논문에서 사용한 유한차분법에 의한 해는 기존의 해석적인 방법으로는 해석하기 어려운 보다 다양하고 복잡한 조건을 갖는 문제에 대하여 보다 정확한 해를 얻을 수 있다. 따라서 본 논문에서 제시한 유한차분법을 이용한 다양한 비등방성 원통형 쉘의 해석결과는 복합 신소재를 사용하는 쉘 구조체의 실용화에 앞서 다양한 기준을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.