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복합적층 회전원판의 응력 및 진동 해석
Stress and Vibration Analysis of Rotating Laminated Composite Disks

구교남   (울산대학교 항공우주공학과UU0001014  );
  • 초록

    The centrifugal force acting on a rotating disk creates the in-plane loads in radial and circumferential directions. Application of fiber reinforced composite materials to the rotating disk can satisfy the demand for the increment of its rotating speed. However, the existing researches have been confined to lamina disks. This paper deals with the stress and vibration analysis of rotating laminated composite disks. The maximum strain theory for failure criterion is applied to determine the strength of the laminate disk from which the maximum allowable speed is obtained. Dynamic equation is formulated in order to calculate the natural frequency and critical speed for rotating laminated disks. The Galerkin method is applied to obtain the series solution. The numerical results are given for the cross-ply laminated composite disks.


  • 주제어

    임계속도 .   진동 .   복합재료 .   회전원판 .   직교적층 .   파손해석.  

  • 참고문헌 (13)

    1. http://www.optware.co.jp/english/index tech.htm 
    2. Lamb, H. and Southwell, R. V., 1921, 'The Vibration of a Spinning Disk' , Proceedings of the Royal Society, Vol. 99, pp. 272-280 
    3. Tobias, S. A. and Arnold, R. N., 1957, 'The Influence of Dynamic Imperfections on the Vibrations of Rotating Disks' , Proceedings of the Institute of Mechanical Engineers, Vol. 171, pp. 669-690 
    4. Mote, C. D. Jr., 1967, ''Natural Frequencies in Annuli with Induced Thermal Membrane Stresses' , Journal of Engineering for Industry, Trans. ASME, Vol. 89, pp. 611-618 
    5. Ghosh, N. C., 1985, 'Thermal Effect on the Transverse Vibration of High Speed Rotating Anisotropic Disk' , Journal of Applied Mechanics, Vol. 52, pp. 543-548 
    6. Son, H., Kikuchi, N., Ulsoy A. G. and Yigit A. S., 2000, 'Dynamics of Prestressed Rotating Anisotropic Plates Subject to Transverse Loads and Heat Sources, Part I: Modelling and Solution Method' , Journal of Sound and Vibration, Vol. 236, No. 3, pp. 457-485 
    7. Koo, K. N., 2005, 'In-plane Stress Analysis of Rotating Composite Disks' , Journal of the Korean Society for Composite Materials, Vol. 18, No. 4, pp. 8-13 
    8. Koo, K. N., 2006, ''Vibration Analysis and Critical Speeds of Rotating Polar Orthotropic Disks, Part I: Formulation and Solution Method', Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 16, No. 2, pp. 169-175     
    9. Koo, K. N., 2006, ''Vibration Analysis and Critical Speeds of Rotating Polar Orthotropic Disks, Part II: Analysis Results' , Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 16, No. 3, pp. 247-254     
    10. Iwan, W. D. and Moeller, T. D., 1976, 'The Stability of a Spinning Elastic Disk with a Transverse Load System' , Journal of Applied Mechanics, Trans. ASME, Vol. 43, pp. 485-490 
    11. Kirkhope, J. and Wilson, G. J., 1976, 'Vibration and Stress Analysis of Thin Rotating Discs Using Annular Finite Elements' , Journal of Sound and Vibration, Vol. 44, No. 4, pp. 461-474 
    12. Son, H., Kikuchi, N., Ulsoy A. G. and Yigit A. S., 2000, 'Dynamics of Prestressed Rotating Anisotropic Plates Subject to Transverse Loads and Heat Sources, Part II: Application to a Specially Orthotropic Disk' , Journal of Sound and Vibration, Vol. 236, No. 3, pp. 457-485 
    13. Barash, S. and Chen, Y., 1972, 'On the Vibration of a Rotating Disk' , Journal of Applied Mechanics, Trans. ASME, Vol. 39, pp. 1143-1144 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (3)

    1. Lee, Yong-Bok 2007. "" 유체기계저널 = Journal of fluid machinery, 10(1): 101~106     
    2. Kim, Dong-Hyun ; Koo, Kyo-Nam 2007. "Effects of Transverse Shear Deformation and Rotary Inertia on Vibration of Rotating Polar Orthotropic Disks" 복합재료 : 한국복합재료학회지 = Journal of the Korean Society for Composite Materials, 20(3): 43~49     
    3. Koo, Kyo-Nam 2009. "Semi-finite Element Analysis of Rotating Disks Reinforced at Rim" 한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering, 19(5): 537~544     

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    1. 2004 "플랩이 있는 무인기 전운동 카나드의 동적공탄성 특성" 韓國航空宇宙學會誌 = Journal of the Korean society for aeronautical & space sciences 32 (6): 56~63    
    2. 2005 "복합재료 회전원판의 면내응력 해석" 복합재료 : 한국복합재료학회지 = Journal of the Korean Society for Composite Materials 18 (4): 8~13    
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    5. 2005 "틸트로터 허브 동하중을 고려한 복합재 스마트 무인기 진동해석" 한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering 15 (1): 63~71    
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    7. 2006 "극직교 이방성 회전원판의 진동해석 및 임계속도, II : 해석결과" 한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering 16 (3): 247~254    
    8. 2007 "극직교 이방성 회전원판의 진동에 대한 횡전단변형 및 회전관성 효과" 복합재료 : 한국복합재료학회지 = Journal of the Korean Society for Composite Materials 20 (3): 43~49    
    9. 2009 "Elastic stresses and failure of rotating cross-ply laminate disks" Journal of mechanical science and technology 23 (5): 1508~1514    
    10. 2009 "테두리가 보강된 회전 원판의 반-유한요소해석" 한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering 19 (5): 537~544    

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