스펙트럴요소를 이용한 FGM봉의 진동해석

초록

경사기능재료(FGM)는 재료의 물성치를 방향에 따라 희망하는 함수의 형태로 연속적으로 변화하도록 설계되는 첨단 복합재료의 하나로서 최근 다양한 분야에서 널리 응용되고 있다. 본 연구에서는 이전 연구에서 개발한 3겹 구조로 이루어진 FGM봉의 스펙트럴요소모델을 이용하여 FGM봉의 진동 및 탄성파동 특성을 고찰하였다. FGM재료로 구성된 중간층, 즉 FGM층을 다수의 요소 층으로 분할하여 스펙트럴요소모델을 유도하였으며, FGM의 물성치는 많은 문헌에서 사용되고 있는 Power Law에 의해 결정된다고 가정하였다. 본 연구에서는 FGM층의 포아송 비와 Power Law지수가 주파수응답함수, 진동응답, 그리고 탄성파동의 특성에 미치는 영향을 수치해석을 통해 고찰하였다.