Application of the Method of Caustics into Anisotropic Materials

이방성재료에 대한 코스틱스법의 적용

This paper studies the applicability of the method of caustics into anisotropic materials under mode I and mixed static loading conditions and introduces the procedure to obtain stress intensity factors(S.I.F.) in anisotropic materials by the method of caustics. The mapping equations for initial and caustic curves in anisotropic materials were introduced and their computer graphical images were compared to the experimental ones to check the validity of the mapping equations proposed in this paper. The agreement between them was found to satisfactory. Two kinds of method to determine S.I.F. in anisotropic materials by the method of caustics were proposed in this paper and applied into the orthotropic materials under various loading conditions. In the case of mode I loading condition, the S.I.F.'s obtained by this paper's methods were found to be quite similar to the results by other method, boundary element method(B.E.M) and in the case of mixed loading condtion, the S.I.F's by this paper and B.E.M. showed a little differences(2.2-24.4%) with respect to the slanted angle of crack.

본 연구에서는 이방성체에 대한 구체적인 코스틱스 실험법을 확립하기 위하여 다음과 같은 연구를 수행 하였다. 첫째, 이방성체에 대한 코스틱스상 및 초기곡선의 사상방정식을 기하광학 및 Sih의 응력장을 이용하여 구하고, 이 식에 의한 이론상을 여러가지 경계조건하에서 컴퓨터 그래픽 하여 유도한 사상방정식의 타당성을 검토 하 였다.둘째, 본 논문에서 개발한 두 가지 종류의 직교이방성체를 사용하여 실험을 수행하고 실험에 의한 코스틱스상을 이론상과 비교, 검토 하였다.셋째, 이방성체의 코스틱스상으로부터 응력확대계수를 구하는 방법을 제시하고 이 방법을 실제 시편에 적용하여 신뢰 할수 있는 결과를 얻는 초기곡선의 범위를 결정 하였다. 그리고 이 범위에서 구한 응력확대 계수 값을 경계요소법을 이용한 변위외삽법에 의한 결과와 비 교함으로써 본 논문에서 제시하는 방법이 이방성체의 응력확대계수를 구하는 한 방법 으로 유효하게 사용될 수 있음을 밝혔다.