전기적 혼합조건하의 이종 압전재료에 대한 면외 계면 쐐기균열 (Antiplane Interfacial Wedge Cracks between Dissimilar Bonded Piezoelectric Materials under Electrically Mixed Condition)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 A / 46권 / 4호 / 341 ~ 353페이지
· 저자명 : 최성렬, 정일섭

초록

횡등방 이종재료에 형성된 쐐기 계면균열문제을 해석하였다. 두 재료의 상하 표면의 임의 점에 면외 집중하중과 면내 전기적 하중이 각각 작용하고 있고, 계면균열면은 전기적으로 혼합조건이라고 가정하였다. 혼합조건은 전기적 침투 및 절연조건이 균열면을 따라 일정비율을 유지하며 작용하는 조건을 말한다. 침투조건 및 절연조건에 대한 문제를 각각 해석하고 그 얻은 결과를 토대로 중첩함으로써 혼합조건에 대한 해를 얻었다. Mellin 변환을 사용하여 침투 및 절연문제를 각각 수식화하고, Wiener-Hopf 식을 유도하였다. 이 식의 해를 구하여 적용함으로써 균열선단에 대한 점근해를 얻었다. 임의 균열길이나 압전재료 상수 등에 대해서도 적용이 가능한 4개 균열선단의 강도계수의 엄밀해를 구하였다. 강도계수는 침투 및 절연조건에 대하여 다르게 표현되었다. 이를 가지고 중첩함으로서 혼합정도에 따른 응력강도계수와 에너지방출률을 수치적으로 계산하여 알아보았다. 혼합균열문제의 에너지 방출률을 계산한 결과 침투와 절연문제의 해는 각각 상한값 및 하한값이 됨을 보였다. 이 해는 임의로 분포하는 전기기계하중문제에 대한 기본 해로 사용될 수 있다.

영어초록

An interfacial wedge crack in transversely isotropic piezoelectric bi-material is analyzed. An antiplane concentrated force and an in-plane electrical load are applied on the inclined outer surface of each material. The electrically mixed condition is assumed on the interfacial crack, implying a uniform ratio of electrical permeability and impermeability along the crack face. Separate solutions for the permeability and impermeability conditions can be superposed to obtain the solution for the mixed condition. A Wiener–Hopf equation is formulated using the Mellin transform and is solved to yield an asymptotic solution for the crack tip. The four kinds of intensity factors and energy release rate can be calculated for arbitrary crack length and piezoelectric properties. Notably, the permeability and impermeability conditions correspond to the upper and lower limit cases of the energy release rate, respectively.

참고자료

· 없음