초록
보강재를 가진 평판 구조로 이루어진 많은 구조물의 진동 현상을 해석하기 위해서는 평판 요소에 대한 진동 특성을 이해하는 것이 필요하다. 이 연구에서는 폭이 유한하고 길이가 무한한 띠 평판의 진동 특성을 이론 해석과 수치 해석을 통해 알아보고자 한다. 수치 해석 기법으로는 단면의 형상이 길이 방향으로 일정한 도파관 구조물의 진동 해석에 효과적인 도파관유한요소법(waveguide finite element method)을 사용한다. 도파관유한요소법은 구조물의 2차원 단면만을 유한요소 모델링하고, 길이 방향으로는 파동이 조화 진동하면서 전파한다고 가정한다. 이 논문에서는 먼저 띠 평판의 분산 선도와 가진점 모빌리티에 대한 수치 해석 결과를 이론 해석 결과와 비교하여 수치 해법의 타당성을 검증한다. 그리고 수치 해석을 이용해 보강재가 부착된 평판에 대한 분산 선도와 가진점 모빌리티를 구하고, 보강재가 띠 평판의 파동 전파 및 진동에 미치는 영향을 검토한다. 마지막으로 보강재가 부착된 이중 평판(double plate)에 대해 분산 선도를 구하고, 이로부터 파동 전파 특성을 살펴본다.
It is important to understand the vibrating behavior of plate structures for its many engineering applications. In this study, the vibration characteristics of strip plates that have finite width and infinite length are investigated theoretically and numerically. The waveguide finite element(WFE) approach, which is an effective tool for studying waveguide structures, is used in this study. The WFE method requires only a cross-sectional finite element model, and uses theoretical harmonic solutions to assess wave propagation along the longitudinal direction. First, WFE results for a simple strip plate are compared with the theoretical results(i.e., dispersion diagrams and point mobilities) to validate the numerical model. Then, in the numerical analysis, different numbers of longitudinal stiffeners are included in the plate model to investigate the effects of stiffeners in terms of the dispersion curves and mobilities. Finally, the dispersion curves of a stiffened double plate are obtained to examine the characteristics of its wave propagation.
