스펙트럴요소로 모델링된 3겹구조 FGM봉의 진동해석

초록

재료의 물성치가 특정 방향에 따라 연속적인 함수로 변화하도록 설계되는 경사기능재료(FGM)에 대한 연구가 최근 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 3겹구조로 이루어진 봉의 중간층이 FGM재료로 제작된 경우에 대한 스펙트럴요소모델을 유도하였다. 스펙트럴요소모델링 과정에서 FGM재로로 구성된 중간층을 N개의 요소 층으로 분할하여 이전의 연구와 차별화 하였다. 또한 봉의 축 방향 변형 이외에 반경 방향으로의 변형을 추가로 고려하기 위하여 Mindlin-Herrmann의 봉 이론을 적용하였다. 본 연구에서 개발한 스펙트럴요소모델의 정확성은 상용프로그램인 ANSYS 해석 결과를 통해 검증한 후, 3겹구조FGM 봉의 물성치에 따른 진동특성을 비교 분석하였다.