FE Analysis of Symmetric and Unsymmetric Laminated Plates by using 4-node Assumed Strain Plate Element based on Higher Order Shear Deformation Theory

고차전단변형이론에 기초한 4절점 가변형률 판 요소를 이용한 대칭 및 비대칭 적층 판의 유한요소해석

A 4-node assumed strain finite element based on higher order shear deformation theory is developed to investigate the behaviours of symmetric and unsymmetric laminated composite plates. The present element is based on Reddy's higher order shear deformation theory so that it can consider the parabolic distribution of shear deformation through plate thickness direction. In particular, assumed strain method is adopted to alleviate the shear locking phenomena inherited plate elements based on higher order shear deformation theory. The present finite element has seven degrees of freedom per node and denoted as HSA4. Numerical examples are carried out for symmetric and unsymmetric laminated composite plate with various thickness values. Numerical results are compared with reference solutions produced by other higher order shear deformation theories.

대칭 및 비대칭 적층판의 거동을 연구하기 위하여 가변형률과 고차전단변형이론을 바탕으로 4절점 판 유한요소(HSA4)를 개발하였다. 개발된 판 요소는 적층 판의 두께 방향으로 나타나는 전단변형의 포물선 분포를 고려하기 위하여 Reddy의 고차전단변형이론을 도입하였다. 특히 전단변형을 고려한 판 요소에서 발생하는 전단과대현상을 해결하기 위하여 가변형률을 채용하였다, 본 연구를 통하여 개발한 판요소는 고차전단변형이론을 도입하여 각 절점당 7개의 자유도를 가지므로 요소전체에 28개의 자유도로 판의 변형을 표현하게 된다. 개발된 유한요소의 성능을 검증하고 우수성을 보여주기 위해 다양한 두께를 가지는 대칭 및 비대칭 적층 판에 대한 수치해석을 수행하였으며 그 결과를 다른 고차전단변형이론에 의해 도출된 참고해들과 비교하였다.