Stress Intensity Factors for a Center Cracked laminated Composites under Shear Loading

전단하중을 받는 복합 적층재 중앙균열의 응력확대계수

The objective of the study is to provide a theoretical tools for analyzing the fracture of leyered composites with a center crack. It is assumed that the composite is composed of successive accumulation of the fiber layer and resin layer with the fiber layer being perfectly bonded to the resin layer except the region of a center crack. In-plane shear loading (Mode II) and the anti-plane shear loading (Mode III) are considered separately. Boundary value problems are formulated by using a plane theory of elasticity and governing equations are reduced to a Fredholm integral equation of a second kind. The equation is solved numerically and the stress intensity factors are obtained. The normalized Mode II and Mode III stress intensity factors are evaluated for various combinations of material properties and for various geometrical parametes.

본 연구에서는 김성호등의 형상모델인 Fig.1(b)에서 전단하중이 작용하는 경 우에 대한, 복합재료의 탄성층 내부(레진층)에 존재하는 중앙균열의 응력확대계수 산 출을 위하여 균열부위를 제외하고는 섬유층과 레진층이 완전히 접착되었다고 가정한 모델을 다음과 같이 설정 하였다. 접착레진을 주로하는 탄성층(resin rich layer)을 중심으로 상하 각1개의 섬유층(fiber rich layer)과 균질한 특성을 갖는 복합재료의 층으로 단순화하였으며, 복합재료는 레진층이나 섬유층에 비하여 무한히 두꺼우므로 반무한체로 이상화 하였다. 선형탄 이론에 의한 혼합경계조건문제(mixed boundary value problem)로 부터 제2종 Fredholm 적분방정식(fredholm integral equation of a second kind)을 유도하였으며 수치해석적인 방법에 의하여 응력확대계수를 구하였다. 또한, 복합재료의 재료물성 및 균열길이, 섬유두께등이 기하학적 변수에 대하여 응력 확대계수를 산출하였다.