• 한국소음진동공학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.169-175
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• 2006

Rotating annular disks are widely used in data storage devices such as CDs, DVDs(digital versatile disks), and HDs(hard disks). Higher data transfer rate in data storage disks could not be achieved by polycarbonate disks in the present market. The problem can be solved by applying the fiber-reinforce composite materials to the disks. In this paper, an application of composite materials to rotating disks is proposed to increase the critical speed. Dynamic equation is formulated in order to calculate the natural frequency and critical speed for rotating composite disks by the Galerkin method. The orthogonal functions are used in series solution. A companion paper(Part II) presents and discusses the numerical results of vibration analysis and critical speed for rotating polar orthotropic disk using the formulation and solution method given in this paper (Part I).

• Composites Research
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• 제18권4호
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• pp.8-13
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• 2005

회전원판은 전통적인 산업기기 뿐만 아니라 최근에 정보저장기기에 많이 사용되고 있다. 특히 빠른 정보전달 속도를 위해서는 회전정보기기의 회전수를 증가시키는 것이 필수적이다. 이를 위해 본 연구에서는 CD에 복합재료를 적용하여 강도해석을 수행하였다. 회전하는 극직교 이방성 원판의 응력분포의 계산을 위해 변위에 대한 미분방정식을 유도하였다. 기존 제품인 폴리카보네이트 CD 뿐만 아니라 전형적인 유리섬유 복합재료와 탄소섬유 복합재료를 선정하여 응력분포를 계산하였으며 인강강도를 구속조건으로 하는 최대 허용회전수를 구하였다. 해석결과 탄소섬유 복합재료 원판의 경우 최대 허용 회전속도가 증가하지만 유리섬유 복합재료 원판의 경우에는 그렇지 않음을 보였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2005년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.176-179
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• 2005

Rotating annular disks are widely used in data storage devices such as CDs, DVDs(digital versatile disks), and HDs(hard disks) as well as in traditional industrial machines like sawing machines, turbines, brake disks. The exact stress distribution of rotating polar orthotropic disk is derived by solving directly the equilibrium equation instead of using stress function. Stress distributions for typical GFRP and CFRP disks are presented in addition to polycarbonate disk. The results show that the application of CFRP to rotating disk can increase the maximum allowable rotating speed but this may not be applicable to GFRP disk.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.247-254
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• 2006

This paper (Part II) provides the application results of the method presented in a companion paper (Part I) where the dynamic equation for rotating polar orthotropic disk is formulated and its solution method is considered. The natural frequencies and critical speed of polycarbonate CD are calculated to validate the present method and are shown to by very accurate. The critical speeds of typical GFRP and CFRP CD's are computed by aligning the fibers in radial and circumferential directions. The radially reinforced CFRP CD is shown to have the five times higher critical speed than that of the polycarbonate CD. The natural frequencies and critical speeds of disks with various elastic modulus ratios are obtained. The results show that the radially reinforced disk is more effective in increasing critical speed than the circumferentially reinforced disk.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2005년도 추계학술대회논문집
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• pp.337-340
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• 2005

Rotating annular disks are widely used in data storage devices such as CDs, DVDs(digital versatile disks), and HDs(hard disks). Higher data transfer rate in data storage disks could not be achieved by polycarbonate disks in the present market. The problem can be solved by applying the fiber-reinforce composite materials to the disks. In this paper, an application of composite materials to rotating disks is proposed to increase the critical speed. Dynamic equation is formulated in order to calculate the natural frequency and critical speed for rotating composite by the Galerkin method. The results show that the radially reinforced disk is more effective in increasing critical speed than the circumferentially reinforced disk.

• Composites Research
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• 제20권3호
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• pp.43-49
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• 2007

회전원판의 동적 불안정성은 회전속도를 제한하는 가장 중요한 요인이다. 복합재료를 회전원판에 적용시킬 경우 동적 안정성을 증가시킬 수 있어 경량화와 고속화를 동시에 이룰 수 있다. 티모쉔코 효과라고 불리는 횡전단변형과 회전관성이 판 구조물의 동적거동에 미치는 영향은 많은 연구가 진행되어왔으나 원판의 회전이 이 효과에 미치는 영향에 대한 연구는 극히 제한적이며 복합재료 원판의 경우는 전무한 실정이다. 본 연구에서는 티모쉔코 효과를 고려한 직교이방성 회전원판의 동적 방정식을 유도하였으며 상용 유한요소 프로그램인 MSC/NASTRAN을 이용하여 진동해석을 수행하였다. 해석결과에 따르면 특정 모드에서는 일반적으로 알려진 바와는 달리 회전수의 증가에 따라 티모쉔코 효과가 감소하다 증가하는 현상을 보였다. 또한 데이터만을 기초로 회전증가에 따른 티모쉔코 효과의 감소는 두께비가 작아질수록 증가하고, 반경비, 탄성계수 대 전단계수 비, 진동 모드 수가 커질수록 증가하는 것으로 결론지을 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.95-105
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• 1985

본(本) 논문(論文)은 재료(材料)의 성질(性質)이 직교(直交)하는 방향(方向)으로 상이(相異)한 이방성(異方性) 구조체(構造體)에 모멘트 하중(荷重)이 경계(境界)에 작용(作用)할 경우의 수직(垂直) 및 전단응력(剪斷應力)을 나타내는 엄밀 해석(解析)을 제시(提示)하였다. 모멘트하중(荷重)은 물론 탄성하중(彈性荷重)은 물론 탄소성하중(彈塑性荷重)과 극한하중(極限荷重)에 이르기까지의 하중(荷重)의 변화(變化)에 따른 구조체(構造體) 내부(內部)의 응력(應力)들을 해석적(解析的)인 방법(方法)으로 해석(解析)하였다. 이 해법(解法)은 평형조건(平衡條件)과 적합조건(適合條件)을 동시에 만족하는 탄성론적(彈性論的)인 엄밀해법(解法)이다. 따라서 이러한 문제(問題)를 해석(解析)하기 위하여 Airy 응력함수(應力凾數)를 이용(利用)하였다. 본(本) 해법(解法)의 타당성(妥當性)을 증명(證明)하기 위하여 이방성(異方性)인 경우의 방정식(方程式)들의 이방성(異方性) 상수(常數)들을 등방성(等方性)인 경우 상수(常數)들로 대치(代置)할 경우에 등방성(等方性)인 경우의 방정식(方程式)들로 변환(變換)되지 않으면 안된다. 이를 검토하기 위하여 L'hospital 외 법칙(法則)을 이용(利用)하였다. 그 결과(結果) 이방성(異方性)인 경우의 모든 방정식(方程式)들은 등방성(等方性)인 경우 방정식(方程式)들로 정확히 변환(變換)되었고 이 식(式)들은 이미 연구된 자료들의 값들과 비교(比較)된 결과(結果) 동일한 값을 얻었다. 본(本) 해법(解法)의 방정식(方程式)들은 간단(簡單)한 형태(形態)로 구성(構成)되어있어 수치결과(數値結果)를 누구나 정확히 얻을 수 있는 장점이 있다. 응력(應力)의 값을 얻기 위한 재료(材料)의 성질(性質)이나 구조적(構造的) 성질(性質)에 따라 결정되는 이방성상수(異方性常數)를 3 단합판중첩합판과 강보강판(鋼補鋼板), 철근콘크리트판(板)을 예(例)를 들어 표(表)로 표시(表示)하였고 수치결과(數値結果)는 3 단합판(段合板)을 예(例)를 들어 나무결을 두가지 방향(方向)으로 강축(强軸)을 바꾸어 각각의 수직(垂直) 및 전단응력(剪斷應力)을 구(求)하여 도표(圖表)로 표시(表示)하였으며 그 결과 응력(應力)의 분포(分布)는 재료(材料)의 성질(性質)과 보강부재(補强部材)의 배치 내용에 따라 달라지는 강축(强軸)의 방향(方向)에 따라 현저하게 달라지는 현상을 볼 수 있다.