Parametric Study on Buckling Resistance of the Thin BFRP (Basalt Fiber Reinforced Polymer) Plate Subjected to Combined Loading
조합하중 작용 시 현무암섬유 강화 복합재료(BFRP) 플레이트의 좌굴거동에 대한 해석적 연구를 유한 요소법(FEM)을 통하여 평가하였다. 복합재료 플레이트 내에서 고려될 수 있는 경계 조건, 치수의 종횡비 및 하중 조건과 같은 다양한 매개변수에 대한 영향성을 연구하였다. BFRP의 역학적 성질은 국내에서 제작된 시편을 이용하여 인장 및 면내 전단 실험을 통하여 구하였다. 산정된 물성치를 토대로 고전적인 판 이론을 이용하여 대칭으로 적층된 판을 우선적으로 분석하였다. 그 결과 2축 및 전단에 대한 조합 하중의 경우, 종횡비가 0.5∼1.0 일 때 좌굴하중이 빠르게 감소한다는 것을 알 수 있었다. 이와 반대로, 종횡 비가 1.0∼2.5 일 때는 좌굴하중이 약간 감소하는 경향이 보였다. 또한, 기존 축 방향 하중의 평면 내 전단 하중을 조합하여 추가할 경우 플레이트 판 내의 좌굴하중 감소가 약 4% 정도로서 큰 영향을 미치지 못함을 알 수 있었다.
The buckling behavior of thin basalt fiber reinforced polymer (BFRP) plate subjected to combined loading was evaluated with numerical approach by using the finite element method (FEM). Multiple parameters were studied, such as, boundary conditions, aspect ratio of plate dimension and loading condition. Mechanical properties of BFRP was based on the experiment of tensile and in-plane shear test, by using domestically fabricated sample. The classical plate theory was utilized to analyze symmetrical laminate composite plate in this study. For the cases of biaxial, combined biaxial and shear loading, it was found that when the aspect ratio was between 0.5 to 1.0, the non-dimensional buckling load decreased quickly. Conversely, it decreased slightly, when aspect ratio was between 1.0 to 2.5. Furthermore, it was found that the adding in-plane shear loading to existing axial loading, it could be seen that the decrement in non-dimensional buckling load is minuscule, about 4%.