Analysis of Orthotropic Body Under Partial-Uniform Shear Load

부분(部分) 등분포(等分布) 전단하중(剪斷荷重)을 받는 이방성(異方性) 구조체(構造體)의 해석(解析)

This dissertation presents an exact solution for the shearing and normal stresses of an orthotropic plane body loaded by a pairtial-uniform shear load. The solution satisfies the equilibrium and compatibility equations concurrently. An Airy stress function is introduced to solve the problem related to an orthotropic half-infinite plane under a partial-uniform shear load. All the equations for orthotropy must be degenerated into the expressions for isotropy when orthotropic constants are replaced by isotropic ones. The author has evaluated all the equations of orthotropy and succeeded in obtaining exactly identical expressions to the equations of isotropy which were derived independently by means of L'hospital's rule. The analytical results of, isotropy ate compared with the simple results of other investigator. Since a concentrated shear load is a particular case of partial-uniform shear load, all the equations of partial-uniform shear load case are degenerated into the expressions for concentrated load case of isotropy and orthotropy. The formal solution is expressed in terms of closed form. The numerical results for orthotropy are evaluated for two kinds and two different orientations of the grain of wood. The type of wood considered are three-layered plywood and laminated delta wood. The distribution of normal and shearing stresses are shown in figures. It is noted that the distribution of stresses of orthctropic materials dependson the type of materials and orientations of the grain.

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 부분등분포(部分等分布) 전단하중(剪斷荷重)이 경계(境界)에 작용(作用)할 경우의 수직응력(垂直應力)과 전단응력(剪斷應力)을 나태내는 엄밀해법(解法)을 제시(提示)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 엄밀 해법(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. 본해법(本解法)의 타당성(妥當性)을 증명(證明)하기 위하여 이방성(異方性)인 경우의 방정식(方程式)들의 이방성상수(異方性常數)들을 등방성(等方性)인 경우의 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 검토(檢討)하기 위하여 L'hospital의 법칙(法則)을 이용하였다. 그 결과(結果) 이방성(異方性)인 경우의 모든 방정식(方程式)들은 등방성(等方性)인 경우의 방정식(方程式)들로 정확히 변환(變換)되었고 이 식들은 이미 연구된 자료(資料)의 값들과 비교(比較)된 결과(結果) 정확히 일치(一致)되었다. 또한 집중하중(集中荷重)의 경우와의 관계(關係)에서는 부분등분포하중(部分等分布荷重)의 특별(特別)한 경우가 집중하중(集中荷重)임을 고려하고 L'hospital의 법칙(法則)을 이용(利用)하면 부분등분포하중(部分等分布荷重)의 경우의 방정식(方程式)들은 바로 집중하중(集中荷重)의 경우의 방정식(方程式)들로 변환(變換)됨을 알 수 있다. 본 결과(結果)로 미루어 보아 해법(解法)의 타당성(妥當性)이 입증(立證)되었다고 할 수 있다. 본해법(本解法)의 방정식(方程式)들은 간단(簡單)한 형태(形態)로 구성(構成)되어 있어 수치결과(數値結果)를 정확히 누구나 얻을 수 있는 장점이 있다. 응력(應力)의 값을 나타내는 수치결과(數値結果)를 이방성재료(異方性材料)인 3단합판(合板)과 중첩합판을 예로 들어 나무결을 2가지 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 성질과 강축(强軸)의 방향(方向)에 따라 현저하게 달라지는 현상을 볼 수 있다.