첨가질량이 있는 복합적층판의 고유진동수에 대한 자중 무시 효과

• Published in: 대한토목학회논문집(국문), 45(4) pp. 445 - 457
• Main Author: 원치문
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 대한토목학회 01.08.2025
• Subjects: 토목공학
• ISSN: 1015-6348; 2799-9629
• DOI: 10.12652/Ksce.2025.45.4.0445

본 논문에서는 첨가질량이 있는 단순지지된 [αββααβ]r 형태의 복합적층판의 고유진동수에 대한 자중 무시 효과를 제시하였다. 본 연구에서 사용된 진동해석 방법은 임의의 계산방법으로 구할 수 있는 처짐영향면을 이용하며, 공진 조건에서 관성력에 의해 발생되는 구조물의 처짐 모드 형상을 결정하는 방식으로 수행된다. 적층판의 적층 수, 섬유 보강 방향, 첨가질량의 크기 및 위치와 같은 다양한 매개변수가 자중을 무시할 경우 적층판의 고유진동수에 미치는 영향을 조사하였다. 해석 결과, 자중을 고려한 경우와 무시한 경우의 고유진동수 비율은 적층 수에는 거의 영향을 받지 않지만, 첨가질량의 크기와 위치에는 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 특히 첨가질량의 위치에 따라 섬유 보강 방향의 영향이 다르게 나타났으며 x와 y축으로부터 등거리에 첨가질량이 위치한 경우 섬유 보강 방향이 고유진동수 비에 전혀 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다. 또한 첨가질량의 위치가 판의 중앙에 가까울수록 자중을 무시한 고유진동수가 자중을 고려한 고유진동수에 빠르게 수렴하는 경향을 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로, 첨가질량이 존재하는 경우 자중을 무시하고 비교적 단순한 방법으로 계산된 고유진동수로부터 실제 고유진동수를 합리적으로 추정하는 것이 가능하다. 본 연구의 결과는 첨가질량이 존재하는 복합적층판의 동적해석 및 설계에 있어 기초자료로활용될 수 있다. This paper presents the effect of neglecting the self-weight on the natural frequencies of simply supported [αββααβ]r type composite laminated plates with attached masses. The presented method utilizes deflection influence surface which can be obtained by any calculation methods, and determines the deflection mode shapes of the structure under resonance conditions based on inertial forces. A parametric study is conducted to examine the influence of several factors, including the number of laminates, fiber orientation, and both the magnitude and location of the attached masses, on the natural frequencies of the laminated plates when self-weight is neglected. The analysis results show that the ratio of natural frequencies with and without considering self-weight is scarcely affected by the number of laminates, but is significantly influenced by the magnitude and location of the attached mass. Notably, the influence of fiber orientation varied depending on the location of the attached mass, and when the attached mass was positioned equidistance from the x and y axes, the fiber orientation had no effect on the natural frequency ratio. Also, the closer the attached mass is to the center of the plate, the more rapidly the natural frequency without considering self-weight converges to that with self-weight. Based on these results, it is possible to estimate the actual natural frequencies from those calculated by a simple method neglecting self-weight in case of where attached masses are present. The results of this study can serve as a fundamental reference for the dynamic analysis and design of composite laminated plates with attached masses. KCI Citation Count: 0