원형축이 축방향으로 충격하중을 받으면 외경에서 반사된 파가 축의 중앙으로 집중되어 순간적으로 큰 응력이 발생하게 된다. 본 연구에서는 여러 가지 충격 축하중을 받는 횡등방성 반-무한 원형축을 대상으로 중실축 내의 종방향 응력전파를 축대칭 유한요소법과 Houtolt 시간적분법을 이용하여 프로그램을 작성하고 수치적으로 해석하여 그 결과를 횡등방성 재료의 재료구성비에 따라 자세히 설명한다. 제시된 해법의 타당성은 본 논문 수치 결과와 기 해석된 다른 해법에 의한 수치결과의 비교를 통해 검증된다. 여러 종류의 충격하중들에 따른 파동의 결과를 2차원, 3차원적으로 제시하여 축응력 전파를 이해하는데 기본 자료가 되도록 하였다. 또한 유한요소법을 이용하여 수치해석을 함에 있어 정확한 수치결과를 얻기 위한 무차원 동특성 시간변수에 대해 기술하였다.

Elastic wave propagations in the semi-infinite transversely isotropic cylinder under various kinds of longitudinal impact loads are analyzed using the axisymmetric finite element method and Houbolt time-integration scheme. For which the finite element program is newly constructed and verified through the comparison of present numerical results with those by other researchers. E-type glass-epoxy composite cylinders with different fiber volume fractions are adopted and studied in detail with dynamic responses of the isotropic cylinder. Three dimensional wave motions are given in graphic form to show the realistic view of the wave propagation. Nondimensionalized dynamic characteristic variables which relate the size of finite element mesh, the time step, and the wave speed are presented for obtaining accurate and stable numerical results.

• 오근(금오공과대학교 기계설계공학과 대학원 박사과정) | Oh, Guen
• 심우진(금오공과대학교 기계공학부 교수) | Sim, Woo-Jin