Micromechanical Properties in Elastically Inhomogeneous Materials (Part I : Theoretical Basis)

탄성 불균질 재료의 미시역학거동 (Part I :이론적 기초)

  • Gang, Chang-Seok (Dept. of Metallurgical engineering, Chonnam national University) ;
  • Hong, Seong-Gil (Dept. of Metallurgical engineering, Chonnam national University) ;
  • Wakashima, Kenji (Precision and Intelligence Laboratory, Tokyo institute of technology)
  • Published : 2001.05.01

Abstract

By applying Eshelby's theory on the'transformation' and' inhomogeneity'problems of an ellipsoidal inclusion, a microscopic stress-strain is formulated for a composite material consisting of a matrix and a large number of aligned ellipsoidal inclusions. Some of the composites of practical interest, such as unidirectionally fiber- reinforced, Particle dispersion strengthened and layered composites can be treated by changing the axial ratios of the ellipsoidal inclusion. The macroscopic stress-strain relation obtained is applicable to elastic and elasto-plastic deformation of the composite in uniform loading.

본 연구에서는 탄성문제에 관한 Eshelby의 이론을 응용하여 다수의 개재물이 모상 중에 균일하게 분산하고 탄성적으로 불균질한 복합재료의 거시적 응력-변형관계를 정식화하였다. 정식화의 과정에서, 주위의 구속을 받지 않는 어떤 영역에 응력의 발생을 동반하지 않는 변형률 (transformation strain $\varepsilon_{kl}$), 즉 열팽창 제수를 갖는 물체가 온도변화 ${\Delta}T$ 를 갖는 경우의 열팽창 변형 $\alpha$${\Delta}T$나, 물체가 일정한 소성 변형을 받았을 때의 소성 변형 등을 예로들 수 있는 역학 장을 정의하였다. 본 연구에서 전개한 방법은 선형 탄성론에 기초를 두고 있으며 복합체의 탄성거동만이 아니라 탄성-소성 거동의 해석 또한 가능하게 하였다

Keywords

References

  1. Z. Hanshin : Appl. Mech. Rev., 17, 1 (1964)
  2. Z. Hanshin : Appl. Mechanics of Composite Materials (F. W. Wendt, H. Liebowitz & N.Perrone, Eds.), Pergamon, Oxford, 201 (1967)
  3. G. P. Sendeckyj : Composite Materials., (Lawrence J. Broutman & Richard H. Krock, Eds.) Vol. 2, Mechanics of Composite Materials, Academic, New York, 45 (1973)
  4. Z. Hanshin & S. Shtrikman : J. Mech. Phys. Solids, 11, 127 (1963) https://doi.org/10.1016/0022-5096(63)90060-7
  5. Z. Hanshin : J. Mech. Phys, Solids, 13, 119 (1965) https://doi.org/10.1016/0022-5096(65)90015-3
  6. R. Hill : J. Mech. Phys, Solids, 12, 199(1964) https://doi.org/10.1016/0022-5096(64)90019-5
  7. D. F. Adams & D. R. Doner: J. Compos. Mater., 1, 4 (1964)
  8. D. F. Adams & D. R. Doner: J. Compos. Mater., 1, 152 (1967)
  9. C. H. Chen & Shun Cheng: J. Compos. Mater., 1, 30(1967)
  10. J. D. Eshelby : Proc. Roy. Soc. London, A241, 376 (1957)
  11. J. D. Eshelby : Proc. Roy. Soc. London, A252, 561 (1959)
  12. J. D. Eshelby: Progress in Solid Mechanics II , Sneddon and Hill, Eds.) North - Holland, Amsterdam, 87 (1961)
  13. T. Mori-K. Tanaka: Acta Met., Vol. 21, p. 571, 1973
  14. T. Mori-K. Tanaka : J. Compos. Mater., 8. 391 (1974)
  15. T. Mura : Micromechanics of Defects in Solids, 2nd ed., Matinus Nijhoff, Dordrecht, 74 (1987)
  16. C. -S. Kang, K. Maeda, K. -J. Wang, K. Wakashima : Acta mater., 46,1209(1998) https://doi.org/10.1016/S1359-6454(97)00293-0
  17. C. -S. Kang, B. K. Ahn, K. Wakashima : J. of the Korean Inst. of Met. & Mater., 38, 84 (2000)