Thermal deformation behavior has been investigated for unsymmetric laminates composed of various kinds of material layers, such as stainless steel, aluminum, carbon/epoxy or glass/epoxy. The thermal deformations of unsymmetric laminates were predicted using the classical lamination theory and compared with those obtained from experimental measurement. In the case of unsymmetric laminate composed of stainless steel and aluminum layer, the experimental results were agreed well with the values predicted. But in the case of unsymmetric laminate composed of fiber composite layers, there was a considerable difference of thermal deformation between the prediction and experimental measurement, which may be from the change of material properties of fiber composite layers for temperature variation.
The room-temperature shapes of cured unsymmetric composite laminates have out-of-plane warping after autoclave processing. In addition, they exhibit two stable room-temperature configurations due to snap-through phenomena when the side length of laminates exceeds a critical value. The cured shapes of unsymmetric laminates are influenced by many environmental factors. Experiments show that the effect of too-plate cannot be ignored and has significant influence on the cured shape of unsymmetric laminates. In this present study, approximations to the strain fields are used in the expression for the total potential energy and the Rayleigh-Ritz method is applied. The slippage effects resulting from the interaction between the laminates and the tool-plate are considered. By introducing a dimensionless slippage coefficient and correlating the corresponding value with experimental results, the influence of processing parameters is investigated. Modeling is extended to predict curvatures of plate configurations with various aspect ratio.
실제로 구조시스템들의 최적설계는 설계변수가 연속값이 아닌 이산값을 요하는 경우가 대부분이다. 본 논문은 이산형 설계변수를 갖는 비대칭 복합 적층평판에 대해 선형 근사화방법을 이용한 이산최적설계를 수행하였으며, 이 방법이 매우 효율적임을 보였다. 대상 문제는 축력, 전단력, 그리고 휨과 비틀림 모멘트의 평면 내하중들(in-plane loads)의 다중하중조건을 받는 것으로 고려하였으며, 복합 적층평판을 구성하는 플라이들에 대한 최대변형률 규준을 설계 제약조건으로 부과하였다. 이산 최적화를 위한 초기 접근방법으로 단 한번의 연속변수 최적화 과정이 FDM(Feasible Direction Method)을 이용하여 수행되었으며, 차후 이산 및 연속변수를 포함하는 비선형 이산최적화문제를 SLDP(Sequential Linear Discrete Programming)방법에 의해 선형 근사화된 혼합정수계획문제로 형성하여 풀었다. 수치예에서 6개의 플라이로 구성된 비대칭 복합 적층평판을 대상으로 회전식 적층배열([(90-.theta.)/-(60+.theta.)/-.theta./-(45+.theta.)/(45-.theta.)]/sub s/)에 따른 이산최적해를 구하였다. 효율성 입증을 위해 똑같은 문제를 비선형 분기한계법을 이용하여 풀었으며, 그 결과를 비교 분석하였다.
복합재료 사이에 주파수 선택적 투과막(Frequency Selective Surface)을 삽입하여 동시경화 공정을 이용하여 주파수 선택적 투과 기능을 가지는 하이브리드 복합재료를 성형하면 재료들 간의 열팽창 계수와 강성의 차이로 인해 구조 내에 잔류 열응력이 발생하게 되고, 이로 인하여 스프링 백 현상이 발생한다. 따라서 복합재의 적층에 따른 영향을 알아보기 위해 복합재료의 적층각을 선택적 투과막(Frequency Selective Surface)을 중심으로 대칭과 비대칭 적층으로 적용하여 하이브리드 구조의 잔류 열응력을 예측하고, 이에 대한 스프링 백에 대해서 연구하였다.
Sherafat, Mohammad H.;Ghannadpour, Seyyed Amir M.;Ovesy, Hamid R.
Structural Engineering and Mechanics
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제45권5호
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pp.677-691
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2013
A semi-analytical finite strip method is developed for analyzing the post-buckling behavior of rectangular composite laminated plates of arbitrary lay-up subjected to progressive end-shortening in their plane and to normal pressure loading. In this method, all the displacements are postulated by the appropriate harmonic shape functions in the longitudinal direction and polynomial interpolation functions in the transverse direction. Thin or thick plates are assumed and correspondingly the Classical Plate Theory (CPT) or Higher Order Plate Theory (HOPT) is applied. The in-plane transverse deflection is allowed at the loaded ends of the plate, whilst the same deflection at the unloaded edges is either allowed to occur or completely restrained. Geometric non-linearity is introduced in the strain-displacement equations in the manner of the von-Karman assumptions. The formulations of the finite strip methods are based on the concept of the principle of the minimum potential energy. The Newton-Raphson method is used to solve the non-linear equilibrium equations. A number of applications involving isotropic plates, symmetric and unsymmetric cross-ply laminates are described to investigate the through-thickness shearing effects as well as the effect of pressure loading, end-shortening and boundary conditions. The study of the results has revealed that the response of the composite laminated plates is particularly influenced by the application of the Higher Order Plate Theory (HOPT) and normal pressure loading. In the relatively thick plates, the HOPT results have more accuracy than CPT.
본 연구에서는 섬유등급, 배향각 및 적층방법을 달리하여 제조한 탄소섬유강화 복합재료의 제조변수에 따른 전자파 차폐 특성에 관하여 고찰하였다. 그 결과, 탄소섬유강화 복합재료의 전자파 차폐효과는 섬유의 배향각도에 크게 좌우되었다. 특히 0$^{\circ}$의 배향각에서는 섬유의 등급에 따른 영향을 나타내었으며, 동일한 탄소섬유라 할지라도 배열방향에 따른 전기적 성질의 변화, 즉 전기적 이방성이 클수록 차폐효과는 커졌다. 각각의 적층방법에 따라 제조된 모든 시편은 83~98%의 차폐효과를 나타내었으나, 대칭구조와 비대칭구조에서는 적층각도가 커짐에 따라 차폐효과가 소폭 감소하였다. 그러나 반복구조에서는 위의 두 가지 구조와는 다른 경향을 나타내었으며, 특히 90$^{\circ}$ 반복구조의 경우 측정 주파수 전 영역에 걸쳐 90% 이상의 차폐력을 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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