PZT층을 갖는 복합재 보의 파동 특성

초록

구조물의 건전성 모니터링(Structural heath monitering, SHM) 기술을 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.(1) 그 중 유도초음파(guided wave)는 판 구조물의 넓은 영역까지 전파되어 구조물의 손상을 탐지하는데 유리하다. 이러한 유도초음파를 발생시키기 위해 압전소자(PZT)를 사용할 수 있다. 이때 구조물은 2층의 복층보(Two-layer beam) 형태의 구조물이 되게 된다. 따라서 PZT가 부착된 복층보의 동역학적 특성을 해석할 수 있는 동역학 모델 개발이 필요하다. 본 연구에서는 복합재 보에 Lamb파의 대칭모드와 역대칭모드를 잘 나타낼 수 있는 Timoshenko 보의 1차 전단이론과 Mindlin-Herrmann 이론을 적용시키고, PZT층에 Bernoulli-Euler 이론을 적용시켜 운동방정식을 유도 하였다. 이 운동방정식을 통해 파동 방정식을 유도 하고 복합재 보의 적층각도에 따른 파수(Wavenumber)의 변화를 비교하였다.