Prediction of Cut Propagation Direction of Wrinkled Thin Membrane

In this paper, the effect of wrinkling on the cut propagation direction of thin membrane was studied using geometrically nonlinear shell element post-buckling analysis. In the analysis, rectangular tensile membrane configuration with a slanted center cut was considered. The cut propagation direction was predicted by maximum energy release rate method, $K_{II}$-zero method, and maximum tangential stress method. The cut propagation angle and the $J$-integral values were calculated for the wrinkled and unwrinkled cases and the results were compared. Various initial cut orientation angles were considered and the effect on the propagation direction was studied. The cut propagation paths were also predicted by virtual cut extension approach.

얇은 막재에서 컷의 진전방향에 주름이 미치는 영향

본 논문에서는 기하학적 비선형 후좌굴 유한요소 해석을 통하여 얇은 멤브레인에서 주름 발생이 컷의 진전방향에 미치는 영향을 연구하였다. 해석에는 양단에 인장을 받고 있고 중앙에 기울어진 컷을 가진 직사각형 멤브레인을 고려하였다. 주름이 발생한 경우와 주름이 발생하지 않은 경우에 대해 각각 해석을 수행하여 컷의 진전각도 및 $J$-적분값을 비교하였다. 컷의 진전각도는 에너지 방출률이 최대인 방향, $K_{II}$의 값이 0이 되는 방향을 구하는 방법 및 접선응력이 최대인 방향을 구하는 방법을 사용하여 계산하였다. 또한 다양한 컷의 초기방향각을 고려하여 각도에 따른 주름의 영향을 조사하였으며 가상의 미소크기의 컷을 반복적으로 진전시켜 컷이 전파되는 경향도 알아보았다.