• 한국복합재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국복합재료학회 2005년도 춘계학술발표대회 논문집
• /
• pp.1-4
• /
• 2005

A higher order zig-zag shell theory is developed to refine accurately predict deformation and stress of smart shell structures under the mechanical, thermal, and electric loading. The displacement fields through the thickness are constructed by superimposing linear zig-zag field to the smooth globally cubic varying field. Smooth parabolic distribution through the thickness is assumed in the transverse deflection in order to consider transverse normal deformation. The mechanical, thermal, and electric loading is applied in the sinusoidal distribution function in the in-surface direction. Thermal and electric loading is given in the linear variation through the thickness. Especially, in electric loading case, voltage is only applied in piezo-layer. The layer-dependent degrees of freedom of displacement fields are expressed in terms of reference primary degrees of freedom by applying interface continuity conditions as well as bounding surface conditions of transverse shear stresses. In order to obtain accurate transverse shear and normal stresses, integration of equilibrium equation approach is used. The numerical examples of present theory demonstrate the accuracy and efficiency of the proposed theory. The present theory is suitable for the predictions of behaviors of thick smart composite shell under mechanical, thermal, and electric loadings combined.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제12권6호
• /
• pp.749-758
• /
• 2000

본 연구는 지그재그모델에 근거하여 두꺼운 금속, 폴리머 복합재료 면재의 전단변형 효과를 고려해서 샌드위치평판의 휨해석 지배방정식을 유도하였으며, 판의 네 변은 단순지지 되어 있다고 가정하였다. 역대칭 적층면재의 화이버 각도와 면재의 적층수를 변화시켜가며 휨해석의 결과를 나타내었다. 해석방법의 정확성을 위해 일반 적층판이론의 값과 비교를 하여 검증을 하였다. 그 결과 적층판이론으로 구한 값보다 처짐에 있어서 더 큰 값을 나타냄을 알 수 있었는데, 그 이유로는 본 해석방법이 면재, 심재 모두 휨강성과 전단변형을 고려하였기 때문이라 사료된다. 강재, 폴리머 복합면재를 갖는 샌드위치평판을 설계할 때 제시된 정보를 유용하게 이용될 수 있을 것이다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국복합재료학회 2004년도 추계학술발표대회 논문집
• /
• pp.69-72
• /
• 2004

A new three-node triangular shell element based on higher order zig-zag theory is developed for laminated composite shells with multiple delaminations. The present higher order zig-zag shell theory is described in a general curvilinear coordinate system and in general tensor notation. All the complicated curvatures of surface including twisting curvatures can be described in an exact manner in the present shell element because this element is based on geometrically exact surface representation. The displacement field of the proposed finite element includes slope of deflection, which requires continuity between element interfaces. Thus the nonconforming shape function of Specht's three-node triangular plate bending element is employed to interpolate out-of-plane displacement. The present element passes the bending and twisting patch tests in flat surface configurations. The developed element is evaluated through the eigenvalue problems of composite cylindrical shells with multiple delaminations. Through the numerical examples it is demonstrated that the proposed shell element is efficient because it has minimal degrees of freedom per node. The present shell element should serve as a powerful tool in the prediction of natural frequency and modes of multi-layered thick laminated shell structures with arbitrary-shaped multiple delaminations.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제24권3호
• /
• pp.249-257
• /
• 2011

본 논문에서는 고전적 고차전단변형이론(HSDT)을 이용한 복합재료 적층평판의 응력해석 개선기법을 소개한다. 횡방향 응력들에 대해서만 변분을 취하는 혼합변분이론(Mixed variational theorem)을 통하여 횡방향 전단 변형에너지를 개선하였다. 가정된 횡방향 전단응력은 면내 변위가 5차 다항식을 갖는 고차 지그재그 이론으로부터 구하였으며, 변위들은 고전적 고차전단변형이론의 변위장을 사용하였다. 이 과정을 통하여 얻어진 변형 에너지를 본 논문에서는 EHSDTM라고 명명하였으며, 이 이론을 통해 복합재 적층평판의 변위와 응력을 계산함에 있어서 HSDT와 비슷한 수준의 계산적 효율을 가지면서, 동시에 최소자승오차법에 따른 후처리 과정을 적용함으로써 변위와 응력의 두께방향 분포를 정확하게 예측할 수 있도록 개선하였다. 계산된 결과는 고전적 HSDT, 3차원 탄성해 등의 여러 결과들과 비교하여 검증하였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제34권5호
• /
• pp.371-376
• /
• 2015

본 연구는 지그재그 형상의 음향메타물질 구조체를 1:1, 1:2와 1:4의 축척으로 구성하여 순차배치시킴으로써 나타나는 광대역 음파차단 현상을 유한요소법을 이용하여 분석하였다. 그 결과 단위격자를 축소시킨 구조체의 투과 음압레벨(Sound Pressure Level, SPL)은 각 구조체의 독립적인 투과 특성을 중첩한 것과 같은 효과를 얻었으며 이로인해 음파차단 대역폭과 크기가 현저히 증가하는 것을 볼 수 있다. 또한 유효물질 이론을 이용하여 음향메타물질이 매질의 임피던스와 굴절률을 높이는 것을 확인 하였다. 본 연구를 통해 다양한 메타물질을 이용하고 이를 단위격자를 축소시킴으로써 효과적인 광대역 소리차단을 실현 할 수 있을 것으로 기대된다.