The simplified plate theory is presented for static and free vibration analysis of power-law(P) and sigmoid(S) Functionally Graded Materials(FGM) plates. This theory considers the parabolic distribution of the transverse shear stress, and satisfies the condition that requires the transverse shear stress to be zero on the upper and lower surfaces of the plate, without the shear correction factor. The simplified plate theory uses only four unknown variables and shares strong similarities with classical plate theory(CPT) in many aspects such as stress-resultant expressions, equation of motion and boundary conditions. The material properties of the plate are assumed to vary according to the power-law and sigmoid distributions of the volume fractions of the constituents. The Hamilton’s principle is used to derive the equations of motion and Winkler-Pasternak elastic foundation model is employed. The results of static and dynamic responses for a simply supported FGM plate are calculated and a comparative analysis is carried out. The results of the comparative analysis with the solutions of references show relevant and accurate results for static and free vibration problems of FGM plates. Analytical solutions for the static and free vibration problems are presented so as to reveal the effects of the power law index, elastic foundation parameter, and side-to-thickness ratio.

본 연구에서는 유한요소법을 이용하여 Pasternak 지반 위에 놓인 보강판의 고유치해석을 수행하였다. 보강판 해석은 Mindlin 판 이론과 Timoshenko 보-기둥 이론을 적용하여 해석하였으며, 유한요소법 적용시 판요소는 8절점 Serendipity 요소계를, 보요소는 3절점 유한요소를 적용하였다. 탄성지반은 지반의 연속성을 고려한 Pasternak 지반으로 모형화하였다. 본 연구의 타당성을 검증하기 위하여 이 연구의 결과를 문헌, 실험 및 SAP 2000의 결과와 비교하였다. 이 연구의 결과로 문헌 해가 존재하지 않는 Pasternak 지반 위에 놓인 보강판의 지반 변수의 변화 및 보강재 크기에 따른 고유진동수를 산정하였다.

본 논문은 등분포 면내응력을 받고 비균질 Pasternak지반에 의해 지지된 장방형판의 진동해석을 다룬 것이다. Winkler 지반계수와 전단지반계수가 고려된 2 변수지반을 Pasternak 지반이라 불리운다. 판의 중앙부분과 가장자리부분의 Winkler 지반계수값을 각각 k₁과 k로 선택하였고 전단지반계수값은 판의 전지역에 대해 일정한 값을 취하였다. 전체 휨강성행렬, 기하강성행렬, 질량 행렬 및 Pasternak 지반의 강성행렬을 조합하고 이 행렬들로 이루어지는 고유값 문제를 푼다. 그 결과 지반강성을 고려할 때 전단지반계수가 무시되면 안된다는 것으로 나타났다.