PZT층을 갖는 복합재보의 파동 특성

초록

평판과 같이 경계면을 갖는 구조물에서 발생하는 유도초음파(guided wave)는 구조물의 넓은 영역까지 전파되어 가기 때문에 구조물에 발생한 균열과 같은 미세한 손상을 탐지하는데 매우 유리하다. 이러한 유도초음파를 구조물에 발생시키기 위하여 PZT를 구조물의 표면에 부착하게 되는데 이때 구조물은 구조물 자체와 PZT층으로 구성된 2층의 복층보(two-layer beam)의 형태가 된다. 따라서 이러한 PZT층을 갖는 복합재 보에 대한 정확한 동적 해석이 필요하며 파동 전파는 이러한 동적 해석에 유용하기 때문에 정확하게 예측하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 PZT층이 부착된 복합재 보에 대하여 기본 Lamb 파의 모드인 대칭(Symmetric)모드와 역대칭(Antisymmetric)모드를 잘 나타낼 수 있는 Timoshenko 보 이론과 Mindlin-Herrmann 이론을 이용하여 운동방정식을 유도하였다. 그리고 이로부터 복합재의 적층 각도에 따른 파수와 모드를 구별하고 파의 그룹속도를 계산하고 비교하였다.