《대학에서는 사회주의강국건설에서 나서는 리론실천적, 과학기술적문제들을 원만히 해결하며 기초과학부문을 발전시키고 첨단과학기술분야를 개척하는데 중심을 두고 과학연구사업을 진행하여야 합니다.》
최근 력학부 복합재료력학연구조에서는 임풀스동적짐을 받는 복합재료구조의 좌굴해석을 위한 새로운 규준을 제기하고 그에 기초한 해석방법을 확립하는 성과를 이룩하였다.
일반적으로 동적짐을 받는 구조의 안정성상실은 구조형태와 작용하는 짐에 따라 여러가지 형태로 일어나며 따라서 안정성규준도 각이하다.
임풀스동적짐을 받는 구조가 안정상태에서 불안정상태로 넘어가는 동적좌굴짐을 결정하기 위한 규준에는 여러가지가 알려져있지만 가장 널리 리용되는 규준은 부댄스키-하친슨규준(BH규준)이다. 이 규준은 유한요소프로그람과 결합되여 짐형태와 작용시간, 구조의 기하학적형태와 경계조건에 관계없이 동적좌굴짐을 결정할수 있는 효과적인 방법으로서 동적좌굴을 취급한 많은 문헌들에서 지배적으로 리용되여왔다.
이 규준은 미분방정식을 직접 다루는 대신 유한요소프로그람을 리용할수 있는 우점이 있는 반면에 관측점의 선택과 변위선도해석과 관련된 몇가지 부족점이 있다. 특히 임풀스짐을 받는 복합재료구조의 경우에 부댄스키-하친슨규준은 국부 및 대역좌굴 혹은 층분리와 모체균렬들사이의 복잡한 호상작용으로 인한 선도의 모호성으로 하여 만족한 결과를 주지 못한다. 이 규준의 기본제한성은 생성된 변위선도가 모호하다는데 있다.
이 규준에 따르면 림계짐은 짐-변위관계선도에서 급격한 증가를 일으키는 짐이다. 그러나 일부 경우들이 보여주는것처럼 선도는 항상 문헌에서 보여준 표준형태로 얻어지는것이 아니며 관측점의 선택이나 초기결함에 따라 단조증가하거나 불규칙적으로 변동하며 불안정상태에서도 곡선형태에서의 급격한 변화가 아니라 단지 진폭만 증대하기도 하여 선도가 판단하기 애매하게 된다.
이런 경우 선도에서의 급격한 변화에 기초한 BH규준에 의거하여 동적좌굴을 판정하는것은 명백히 불가능하다. 그것은 이 규준이 완전히 정량적이지 못하고 선도형태에 대한 시각적관측과 관련된 정성적측면이 있기때문이다.
우리는 랴뿌노브지수를 리용하여 BH규준을 개선하였다.
BH규준을 개선하기 위한 기본사상은 원래 비선형동적계리론에서 카오스운동의 발생을 확인하기 위해 개발된 랴뿌노브지수를 시계렬해석을 위주로 리용하는것이다. 비선형동적계리론을 고려하면 동적좌굴에 대한 보다 정량적인 평가는 변위시계렬이 토대하고있는 동적계의 랴뿌노브지수를 통하여 얻을수 있다.
새로 제기한 개선된 규준은 부댄스키-하친슨-랴뿌노브규준 혹은 간단히 BHL규준이라고 부른다. BHL규준의 정의는 다음과 같다.
《임풀스짐을 받는 구조의 안정성상실은 최대좌굴변위점에서 얻은 변위시계렬의 랴뿌노브지수가 부아닐 때 생긴다.》
개선된 규준에서는 관측점을 경험적으로가 아니라 최대좌굴변위를 산생하는 점으로 선택한다. 또한 관측점에서의 변위시계렬에 대한 랴뿌노브지수를 구하고 그 부호를 판정하여 동적좌굴짐을 결정한다.
비선형동적계리론에 따라 부의 랴뿌노브지수는 주어진 임풀스짐하에서 구조가 유한변위진동을 하며 구조는 동적안정임을 의미한다.
반대로 정의 랴뿌노브지수는 구조가 카오스운동을 하며 상대적으로 큰 변위 혹은 진폭이 급속히 증가하는 불규칙적운동을 하는 상태를, 반면에 령의 랴뿌노브지수는 동적분기를 가리킨다.
새로 제기한 동적좌굴규준에 기초하여 분포된 층분리와 모체균렬들이 있는 다층복합판의 비선형동적좌굴문제를 해석하고 공학해석프로그람 ANSYS에 의한 모의결과와 비교하여 BHL규준의 적용성을 평가하였다.
연구결과는 Elsevier출판사의 잡지 "International. Journal of Structural Stability and Dynamics" (22(3), 2022)에 "Dynamic buckling of composite structures subjected to impulse loads using the Lyapunov exponent"(https://doi.org/10.1142/s0219455422500869) 의 제목으로 발표되였다.
