Vibration Analysis of Symmetrically Laminated Composite Rectangular Plates

대칭 복합적층 직사각형 판의 진동해석

The free vibration problem of symmetrically laminated composite rectangular plates is formulated based on anisotropic thick plate theory including the effects of shear deformation and rotary inertia. Considering the difficulty of obtaining closed-form solutions, Rayleigh-Ritz analysis using polynomials having the property of Timoshenko beam functions as trial functions is adopted. The boundary conditions elastically restrained against rotation are accomodated as well as classical boundary conditions. From the results of numerical studies, the validity of the present method is verified. And it is also found that the adoption of thick plate theory for the vibration analysis of laminated composite plates is essential because of the relatively large shear deformation effect, and that the convergence of the Rayleigh quotient to the stationary value is less rapid in anisotropic composite plates than that in the orthotropic ones due to more complicated mode shapes of the former.

복합적층판은 일반적으로 이방성이고 전단탄성계수의 인장탄성계수에 대한 비가 강판등 일반 구조용 판재와 비교하여 상당히 작다. 따라서 동특성해석은 원칙적으로 이방성 후판이론에 기초하는 것이 타당하다. 또 판의 주변 경계조건은 단순지지와 고정의 중간상태일 때가 많다. 본 연구에서는 4변이 회전에 대해 탄성구속된 대칭 복합적층 직사각형 판의 진동해석에 대해 이방성 후판이론에 의거하여 정식화하고, 엄밀해를 구하기 어려운 점을 고려하여 Timoshenko 보함수 성질을 갖는 다항식을 이용하는 Rayleigh-Ritz 해석방법을 제시했다. 일련의 수치계산 예를 통해 기존의 다른 방법에 의한 연구결과들과 비교하므로써 전기해석방법의 유용성이 검증되었다. 또한, 이방성 복합적층판의 경우에는 nodal line이 매우 휘어진 양태이며, 보다 정확한 해석을 위해서는 진동파형가정에 있어서 직교이방성인 경우보다 더 많은 항수를 취할 필요가 있음이 확인되었다.