Two-Dimensional Analysis of Cross-ply Laminates with Transverse Cracks Based on the Assumed Crack Opening Deformation

균열열림변형을 고려한 모재균열이 있는 직교적층판의 2차원 해석

A refined two-dimensional analysis method, taking into account the crack opening deformation, is proposed for the evaluation of stress distributions in transverse cracked cross-ply laminates. The interlaminar stresses which play an important role in laminate failure are evaluated using the concept of interface layer. A series expansion of the displacements is employed and the thermal residual stresses and Poisson's effects in the laminated are taken into consideration in the formulation. The stress distributions are compared with finite element results. The proposed method represents well the characteristics of the stress distributions. The through-the-thickness variation of the stress distribution is remarkable near the transverse crack due to the crack opening deformation. The interlaminar stresses have significant values at the transverse crack tip and the proposed analysis can be applied as a basis for the prediction of the induced delamination onset by using appropriate failure criteria.

본 연구에서는 모재균열의 열림변위로 인한 변형을 고려하여, 모재균열 주위 의 응력분포를 구하기 위한 2차원 해석방법을 제안한다. 제안된 방법은 두께방향 다 항식 형태로 가정된 변위성분으로부터 모재균열 주쥐의 변위, 응력분포를 구한다. 본 방법은 적층판의 프아송비(Poisson's ratio) 효과와 열잔류응력(thermal residual stress)의 영향을 고려하였으며, 계면층(interface layer) 개념을 사용하여 특성손상 상태 이후에 발생하는 층간분리를 평가하기 위한 기초자료인 층간수직응력과 층간전단 응력을 결정하였다. 제안된 방법의 타당성을 검증하기 위하여, 유한요소해석(finite element analysis)을 수행하여 제안된 방법의 응력분포 결과를 유한요소해석 결과와 비교하여 보았다.