Analysis of Laminated Composite Stiffened Plates with arbitrary orientation stiffener

임의방향 보강재를 가지는 복합적층 보강판의 해석

For stiffened plates composed of composite materials, many researchers have used a finite element method which connected isoparametric plate elements and beam elements. However, the finite element method is difficult to reflect local behavior of stiffener because beam elements are transferred stiffness for nodal point of plate elements, especially the application is limited in case of laminated composite structures. In this paper, for analysis of laminated composite stiffened plates, 3D shell elements for stiffener and plate are employed. Reissner-Mindlin's first order shear deformation theory is considered in this study. But when thickness will be thin, isoparamatric plate bending element based on the theory of Reissner-Mindlin is generated by transverse shear locking. To eliminate the shear locking and virtual zero energy mode, the substitute shear strain field is used. A deflection distribution is investigated for simple supported rectangular and skew stiffened laminated composite plates with arbitrary orientation stiffener as not only variation of slenderness and aspect ratio of the plate but also variation of skew angle of skew stiffened plates.

많은 장점을 가진 복합재료를 사용한 보강판에 대하여 지금까지 많은 연구자들이 변위법에 근거한 등매개변수 평판 요소와 보요소를 결합한 유한요소법을 사용하여왔다. 이러한 유한요소법은 보요소를 평판 요소의 절점에 대한 강성으로 치환하기 때문에 보강재에 대한 국부적인 거동을 파악할 수 없으며 복합적층 구조인 경우 그 적용성이 제한적이다. 따라서, 본 연구에서는 복합재료 보강판의 해석에 있어 보강재 및 판에 대하여 3차원 쉘요소를 사용하여 거동을 분석하고자 한다. 본 연구에서는 Reissner-Mindlin의 1차 전단변형이론을 사용하였다. 그러나 Reissner-Mindlin이론에 의한 등매개변수 평판 휨 요소는 판의 두께가 얇아지는 경우 일반적으로 전단잠김현상과 가상의 제로에너지 모드가 발생하는데 이를 제거하기 위해 대체전단변형률장을 사용하였다. 폭-두께비, 형상비 뿐만아니라 경사판의 경사각 변화에 따른 임의방향 보강재를 갖는 단순지지된 복합적층 구형 및 경사판에 대한 처짐분포를 비교 분석하였다.