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対称積層長方形板の振動,座屈および動的安定性

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(1)

対称積層長方形板の振動,座屈および動的安定性

高橋 和雄*・江島 裕章**

北山 貴浩***

Vibration, Buckling and Dynamic Stability of a Symmetrically         Laminated Anisotropic Rectangular Plate

by

Kazuo TAKAHASHI*, Hiroaki ESHIMA**,

    and Takahiro YOKOYAMA***

 Vibration, buckling and dynamic stability of a symmetrically laminated anisotropic rectangular plate are reported for various boundary conditions, fiber orientations of laminas and configuratioll of a laminate in this paper. This problem is solved by using a Galerkin method and the harmonic balance method.

 At first, vibration and buckling properties are shown for three different materials, various boundary con−

ditions and fiber orientations. Then, dynamic unstable regions of a symmetrically laminated square plate are obtained and compared with that of a isotropic square plate.

1.まえがき

 複合材料は,一般に異なる材料を組み合わせたもの であって,力学的には異方性を示す。このような複合

材料の中でも繊維強化プラスチック(FRP)の積層板

は,各層の材質,板厚および繊維方向を変化させるこ

とによって,目的に応じた材料を得ることができるた め,多くの分野において利用されている1)。そのため,

従来の等方性材料と違った力学特性をもつ積層板で

は,その静的解析および動的解析が数多く行われてい る2)3もしかし,動的安定性まで取り扱った研究は,

ほとんど行われていないようである。

 そこで,本研究では,積層長方形板の動的安定性を 解明する第一歩として,比較的取り扱いの容易な材質,

板厚および繊維方向が中央面対称である積層板を対象

に振動,座屈および動的安定性を明らかにする。この

ような積層板の運動方程式にGalerkin法による近似

解法を用いて,固有振動解析,座屈解析および動的安 定解析を行う。数値計算においては,異方性の度合い

が違った3種類の材料からなる積層長方形板の固有振

動数,座屈荷重および動的不安定領域を明らかにする。

これらを,各種の境界条件および繊維角度のもとに力 学的特性を把握する。

2.運動方程式および解法

(1)積層板の曲げ剛性

 直交異方性を示すラミナと呼ばれる単層板を,重ね 合わせた積層板を解析するためには,積層理論に基づ いて板全体の曲げ剛性を決定することが必要である。

平成4年4月30日受理

  *社会開発工学科(Department of Civi Engineering)

 **大学院修士課程土木工学専攻(Graduate Student, Department of Civil Engineering)

***西日本菱重興産㈱(Nishinippon Ry・ju K・san Co・)

(2)

a

   /季一θ一一コー一7二一 =器

 b ∫・

  ク  i

!・   1

ノノ

X

y

Z

h

k;n

k h/

Z1(

Zn

Zo Z1

X

2 h/

1

Z

Fig.1 Geometry and coodinate of the system.

そこで,Fig.1のように%層からなる中央面に関し

て,各層の材質,板厚および繊維方向が対称な長方形

板を考える2もここで,各単層板は完全に接着されて

おり,滑りを起こさないものとし,積層板は薄板の性 質を有するものとする。また,面外せん断変形を無視

して考える。

 いま,中央面から乙一1離れた々番目の層について

考える。κ軸と単層板の繊維方向のなす角度をθとす ると,材料の主軸方向における応カーひずみの関係は 次式のようになる。

{li}欝糊蕊}、ω

ここに,(211=E1/(1⇒12レ21),

    Q22=E2/(1一り12り21),

    Q12=り21(211=り12Q22,(〜66=G12,

    E1, E2:材料の主軸方向の縦弾性係数,

    G12=横弾性係数,リ12,レ21:ボアソソ比

 積層板が中央面対称である場合,曲げモーメントと 曲率の関係は次式のようになる。

馴膨{]{1}②

 ここで,積層板全体の曲げ剛性Dウは次式のように

表わすことができる4も

D・一

ロ鰍・1鰐一重1)  (3)

 ここに,砺は式(1)の(砺をκ一y座標系に変換した

もので,次のようになっている。

  Q11=Qllo4+2(Q12+2Q66)s202+Q22s4,

  Q12=(Q11十(〜22−4Q66)s202一畳一(ン12(s4十64),

  Q22=Qlls 4+2(Q12+2Q66)s262+Q2204,

  Q16=(Q11一(}12−2(266)so 3十((212一(〜22十2(266)

    S3ら

 Q26=(Q11−Q12−2Q66)s30+(Q12−Q22+2Q66)

    ∫03,

  Q66=(Q11+Q22−2Q12−2Q66)s202+Q66(s4+

    04),

  S=sinθ,6=COSθ,θ:単層板の繊維角度

(2)運動方程式および境界条件

 積層長方形板に対して,κ方向に一様分布の静的面 内三曲。と変動面内力ハ傷COSΩ渉が作用する場合を考

える。式(2)のカップリング項(1)16,1)26)を無視し

て,この積層板に作用する力のつり合いを考えると,

運動方程式は次式で与えられる4も

し@)一D1肇+2D・∂鍔、+D・窒

+ρ磯+(ハ弓。十.〈傷COSΩ )夢一・ (4)

 ここに,ω:たわみ,瑚y:平板中央面の座標系,D1

=1)11,1)2=1)22,1)3=1)12+21)66:板剛度,ρ:板 の密度,〃:板厚,.〈を。:静的面内力,」㌦:変動面内力の 振幅,Ω:変動面内力の円振動数, :時間

 長方形板の境界条件には,単純支持と固定の組合せ からなる次の4種類を考える。

  CASE I:全周辺単純支持,

  CASE皿:荷重辺単純支持,他辺固定,

  CASE皿:荷重辺固定,他辺単純支持,

  CASE】V:全周辺固定

(3)解法

 式(4)の一般解を次のように仮定する。

  ω=ΣΣ賜π( )聡π(勾y)       (5)

   鋭=1π=1

 ここに,7励。:時間関数,

     耽.:境界条件を満足する座標関数  式(5)の鳳.を自由振動の固有振動形と仮定すると 次式が成り立つ(Appendix A)。

璽∂鵬・+2D誉∂4臨

        ∂ξ2∂η2       β2β4

  ∂ξ4

+D秀∂

P野一ρ囁・楓

(6)

(3)

 ここに,ξ=κん,η=y繊β=α/∂(縦横比),

 D季=エ)1/Dl,1)秀二1)2/Dl,1)吉=D3/Pl,

 1)1:θ=0。の板剛度,ω翅。:固有円振動数  また,式(5)を式(4)に代入して,式(6)の関係を用い ると次式が得られる。

 L@)一ΣΣ[{㌦+携隔肌,

      ω      翅=1π;1

       11

聯(瓦+瓦・…δ∂驚隔] (7)

 ここに,τ=ω蹴φ=Ω/ω11,ハ砺=ム㌃。/!>あ鰯=

.〈㌃,々臨,賑=ハしδ2/D腕2,篤:座屈面内力,娼=

4ρ励4ω&2/1)1,々11:θ=0。の1次の振動固有値,

ω?1:θ=0。の1次の固有円振動数

 式(5)は仮定した解であるため,式(4)の厳密解では.

ない。したがって,式(7)にGalerkin法を適用すると,

次式が得られる。

  [1]{T}+[F]{T}+(ハ院。+ハ㌃,COSのτ)[G]{T}

={o}       (8)

ここに,{T}={7hT12…71N%T22…7㎞}T,

 [F]=[五コー1[β],、[G]=[且コー1[C],

・4{ブ+(∫一1)L,%+(〃z−1)L}二砺ガ.

B{ブ+(づ一1)加+(〃z−1)五}=α擢。易畷,

 C{ブ十(ゴー 1) Z ,π十(〃z− 1) 1 }=γ1;晃雇ノ,

α襯=ω易。/ω&2,7=π2えσ/々呂4β2,

砺一41垢1隔鴫4ξ4・・

鰯一声141∂警%4ξ4・

3.動的安定解析

 式(8)式は連立のMathieuの方程式であり,その一 般解は次式のように仮定することができる5も

  {T}一…{壱ゐ・+、Σ1(・・si・々・+6・C・・々・)}(9)

 ここに,ぞ=のτ,λ:未定定数,ゐ。,砺,6た:未知の

ベクトル

 式(9)を式(8)に代入して,調和バランス法を適用す

ると,未知のベクトルを求めるための同次方程式が得 られる。これは2倍サイズの固有値問題に変換して解

くことができる。

[口匠2]胤]一[諺ゐ11[払]]{釜}一え{}}㈹

 ここに,[ルfo],口匠1],[ルf2]:係数行列,{y}

=λ{X},{X}={60ゐ1ゐ2…α1α2…}T

 式⑩は非対称行列の固有値問題の基礎式である。

得られた固有値の実数部の値が全て負ならば,式(9)

の一般解に含まれているeえτが時間とともに収束する ために安定,逆に一つでも正ならばeえτが発散するた

めに不安定となる。

4.対称積層板の曲げ剛性

 本研究の計算に用いる3種類のFRP板の材料定数

は,文献2)によればTable 1のように与えられる。

 E、/E1の値をみると,異方性の度合いは材料(1)

EGLASSIEPが最も小さく,以下,(2)BORONIEP,

(3)GRAPHITEIEPの順に大きくなっている。

Table l Material properties.

material

E1(GPa) E2(GPa) G12(GPa)り12

(1)輿望)

i2)野螺9)(3>魁騨僻

60.7 Q09

P38

24.8

P9

W.96 11.99

U.4

V.1 0.23 O.21

O.30

 Table 2は以上の3種類の材料を対象に,層式(3)によ

って積層板全体の曲げ剛性を計算したものである。ど の材料も,繊維角度θ=0。の曲げ剛性で無次元化して いる。繊維角度がθと一θの組合せから成る中央面対称 の積層板の場合には,面内と面外の連成に関係めない 曲げ剛性は,積層数の影響を受けない。

Table 2 Material bending stiffness.

bending

唐狽奄・・獅・唐 material θ=0。

θ=15。 θ=30。 θ=45。

D季 (1)EGLASSIEP

1,000 0,932 0,768 0,592

(2)BORON!EP 1,000 0,881 0,598 0,313

(=D盗) (3)G㎜HITEIEP

1,000 0,886 0,612 0,327 D秀

(1)EGLASSIEP

0,408 0,420 0,473 0,592

(2)BORONIEP

0,091 0,094 0,144 0,313

(=D義) (3)G㎜HITEIEP

0,065 0,076 0,145 0,327

D整 (1)EGLASSIEP

0,094 0,122 0,178 0,206

(2)BORON/EP 0,020 0,077 0,193 0,252

(3)G㎜HITEIEP

0,020 0,071 0,174 0,226

D蕊 (1)EGLASSIEP

0,193 0,221 0,277 0,305

(2)BORONIEP

0,030 0,089 0,205 0,263

(3)G貼PHITEIEP 0,051 0,102 0,205 0,256 D雪

(1)EGLASSIEP

0,480 0,564 0,732 0,816

(=D差

(2)BORONIEP

0,080

0.25.5

0,604 0,778

+2D諾)

(3)G㎜ HITE/EP 0,122 0,276 0,584 0,738

(4)

5.固有振動数特性

 Fig.2は,材料(1)EGLAss/EP,(3)GRAPHITEIEP

を用いた荷重辺固定,他辺単純支持(CASE皿)の場

合の固有振動数の収束性を示したものである。異方性 の度合い,繊維角度に関係なく収束性は非常に良く,

5項程度とれば十分である。そのため,本研究では10 項を採用して数値計算を行う。

1.1

ω禽

0.9

0,7 一θ言0。

一・・…ニ=30。

〇,榊も鴨

 つ.●り一。つ・曜一《ン・幽◇・騨.o...(レ_つ 1,0

一e=o。

薗P簿一一ニ=300

3

ω★

1   3  5   7   9 t㎝

(1)EGLASSIEP

ω☆

0,8

0,6 ,くしり。

《L…⑥・一go…◇..r.ゆ.鳴φ噂・つ

1   3   5   フ   9 t㎝n

(3)GRAPHITE/EP

Fig.2 Convergence of natural frequencies:CASE皿     andβ=1.0.

2

0

4th mQde

(M=2,N=2)

      

  ,/

rd皿ode M器2 N=■)

2nd mode

(M=1,N=2〕

     ,づρ

_一一 m〆

ノ〆/

 Fig.3,4は,それぞれ異方性の度合いが異なった

3種類の材料からなる,積層正方形板の全周辺単純支

持(CASE I),荷重辺単純支持,他辺固定(CASE

亜)の固有振動数曲線を示している。縦軸の固有振動

数ω*は,それぞれ等方性板の1次の固有振動数で無

4

:EGI.ASS/EP

BORON/EP

GRAPH■TE/EP

■st mode

(M=■,N諏■)

 oo      150      300   θ   450 Fig.4 Relation between natural frequencyω*and     fiber angle θ for three different materials:

    CASE皿andβ=1.0.

ω★

3

2

4th mode

  M冒2,N冨2)

                〃/

   ,ノ

_4

    rd mode

6多グニニ謬螺

 亀一智黙2・N潔■)

2nd mode (M=■,N=2)

綜ジr醐

  ψノ メノ

     ■■−■」8ロ.翻醐置一■一一=L一  一一一闘一一一

■st mode

(M冨ユ,N箒■⊃

 oo      ■50      300      450 O

       む

Fig.3 Relation between natural frequencyω*and

   fiber angleθfor three different materials:

    CASEIandβ=1.0.

次元化している。また,横軸は単層板の繊維角度θで

ある。ここで,!匠Nは正方形板におけるκ方向とッ

方向のそれぞれの半波長の数を意味している。

 積層板では境界条件に関係なく,全体的に等方性板 と比較して,固有振動数が低くなる。そして,Fig.3,

4のようにCASE I,11の場合,繊維角度θを大きく,

することによって1次,2次および4次の固有振動数

は増大し,3次の固有振動数が減少している。特に,

その変化は2次と4次において著しい。

 以上のような繊維角度θによる固有振動数の変化は,

境界条件に関係なく,材料(3)GRAPHITEIEPのよう

に異方性の度合いが大きい材料ほど,その変化は激し くなる。なお,中央面対称の積層正方形板では,その 固有振動形は等方性板とほとんど同じになる。

6.座屈特性

 Fig.5は,材料(1)EGLAss!EP,(3)GRAPHITEIEP

を用いた荷重辺単純支持,他辺固定(CASE皿)の場

合の座屈固有値の収束性を示したものである。Fig.2 の固有振動数解析と同様に,異方性の度合い,繊維角 度に関係なく収束性は非常に良い。したがって,固有 振動数解析と同様に10項を採用して数値計算を行う。

 Fig.6,7は,それぞれ全周辺単純支持(CASE I)

の材料(1)EGLASSIEP,(3)GRAPHITEIEPの場合の

座屈曲線である。Fig.8は,荷重辺固定,他辺単純支

(5)

7

λ。r

5

3

一e=0。

一一〇昌,@θ冨300

ひ一,くし噂隔

  ℃四・《》・●のφ..◇騨.o… o。●◇一つ

5

λ。r

3

1

一6;o。

●_..9ニ=30。

o一一.<L陶簡

 ℃一}〈」■魎嘱》一の・Q・.昌く〉.■rひ一齢ゆ一・C

1 3. 5 7 9コ口  1 3 5 7 9t㎝

θ=45。とすることにより座屈固有値は約2倍になって

いる。

4

(1)EGLASSIEP

(3>GRAPHITEIEP iFig.5 Convergence of buckling eigenvalues:CASE

    II andβ=1.0.

持(CASE皿)の材料(1)EGLASS!EPの場合の座屈

曲線である。図において,縦軸は座屈固有値裾で,横 軸が縦横比βである。1142Vは,それぞれκ方向と夕方 向の半波長の数を意味している。

 等方性板と比較して,座屈固有値は小さくなってい るが,座屈曲線の変化パターンは等方性板の場合と同

じである。しかし,異方性の度合いが小さい材料ほど,

半波長の数は多く,等方性の長方形板の場合に近くな

.っている。

 また,積層長方形板では,異方性の度合い,境界条 件に関係なく,繊維角度θを大きくすると座屈固有値

が増大している。.特に,15。と30。の間の変化は著しい。

 次に,Fig.6と耳ig.7を比較すると,異方性の度合

いが大きい材料(3)GRAPHITEIEPでは,繊維角度を

λ。r

2

0

{ii

ll

 \

N・1

 \

  \一_ノ×、_譜・_二

         \   ・0。

     M・1       M・2

0

1,0

2,0 3・0 β

4,0

Fig.7 Relation between buckling eigenvalueλσand

   aspect ratioβfor four values of fiber angleθ:

   CASE I and(3)GRAPHITE!EP.

4

λer1

3

2.

4

il

ll

k

1

N・1

   \/

      = o

N・1 M・2 N・3

λ。r

13

2

11

1\  膳1

      \ぐ\鞍=誕

        、\、

         \、心く・15。

       訪卜

  1。0 

2・0. 3。0β4。O

Relation between buckling eigenvalueλσand

aspect ratioβfor four values of fiber angleθ:

CASE I and(1)EGLASSIEP.

σ

Fig.8

0 Fig,6

  1・0 2・0 3・0β4・O

Relation between buckling eigenvalueλσand

aspect ratioβfor four values of fiber angleθ:

CASE皿and(1)EGLASSIEP.

(6)

7.動的不安定領域

 変動面内力によって生じる動的不安定領域の種類と

しては,単純共振2吻擁@=1,2,…)と結合共振

(ωガ十ω物π)焼⑫=1,2,…)がある。このうち.ん=・1

のものを主不安定領域,々≧2のものを副不安定領

域と呼ぶ5)。

 このような不安定領域の種類は式(8)の行列[G]の

要素構成によって決まり,その発生可能振動数は行 列[F]によって決まってくる。各層の繊維方向が中

央面に関して対称となるよう積層した正方形板では,

行列[G]の要素構成は,等方性板と同じである・6)。

すなわち,荷重辺が単純支持であるCASE I,皿の

場合は単純共振のみが存在して,荷重辺が固定である

CASE皿, Wの場合にはそれに加えて和型の給合共振

も存在する6も

 Fig.9,10は,それぞれ材料(1)EGLASSIEPを用い

た積層正方形板の全周辺単純支持(CASE I)の繊維

角度θ=0。の場合について,荷重辺単純支持,他辺固

定(CASE∬)の場合における繊維角度θ=0。の不安

定領域を示している。

 Fig.11は,材料(1)EGLAss1EPを用いた積層正方 形板の全周辺単純支持(CASE I)の場合における繊

0.5

0.4

瓦、

0.3

0.2

0.1

0.0 0.0

2面11

2砺2 z砺1

@ 2面22 z面13

@     2面23 z恋31

2面32 2面33

Fig.9

 4.0      8.0     12.0     工6.0     20.0

      面

Unstable regions for square plates:CASE I,

β=1.0,θ=0。,砺=0.Oand(1>EGLASSl EP.

0.5

o,4

瓦し

0,3

0.2

0.1

0.0

2砺

掘銘

26⊃11 2面箏

2面盟 2面均

2面a

2面12

0.0

4.0 8。0

12,0

16.O    Ei     200

Fig.10 Unstable regions for square plates:CASE五,

   β=・1.0,θ=・0。,砺=0,0and(1)EGLASS!

   EP.

0,5

0.4.

N.L O,3

0,2

0,1

0,0

 0.0       4●0       8・0      12●0      16.0  

−   20●0

      ω

Fig.11 Unstable regions for square plates=CASE工,

    β=1.0,θ=30馬.〈弓。=0.Oand(1)EGLASS/

    EP.

2苗11 2面12 2面21

2面22

2面ユ3

2面31

2面23

2面32   2冨33

維角度θ=30。の不安定領域を示している。縦軸は,変 動面内力ハ㌃,をそれぞれの繊維角度の座屈面内力!㌦

で無次元化した無次元面内力の振幅ハ磁であり,横軸 は励振振動数をθ=0。のときの1次の固有振動数ω11

で無次元化した無次元励振振動数のである。また振

動数領域は,1次の固有振動数め20倍まで求めた。

 Table 3に,それぞれの場合の無次元固有振動数お

よび定数娼,えαを示す。

Table 3 CASE I,θ=0。

Dimensionless natural frequencyδ卿. and constants娼and砺.

        CASE∬,θ=0。      CASE I,θ=30。

m  n 1 2

3   mn

1 2

3    m n

1 2 3

1,000 Q,192 S,247

2,924 S,000 T,943

6.165    1 V.179    2 X.000    3

1,000 Q,238 S,107

2,302 R,405 T,209

4.664    1 T.640    2 V.314    3

1,069 Q,447 S,695

2,803 S,274 U,602

5,659 V,190 X,616

kn

0,770 kf1 0,705 kf1 0,770

λcr

2,368

えcr

5.2

えcr

2,705

(7)

20

16

■2

8

4

2己533

Q石己32

  2己323

@       2石53エ

@      2石613

Q石52ユ

2α}22

ω12

26菖1ユ

  0。   ■5。   30。 θ 4S。

Fig.12 Variation of unstable regions with fiber angle

    θ:CASE I,β=1.0,ハ傷=0.5 and (1)

    EGLASSIEP。

20

■6

■2

8

4

2面33

2お32

2面23

2こ331 2石己13

2{522

21万12

2己∫u

2こ∫21

  oo       ■50       :300       4so

       e

Fig.13 Variation of unstable regions with fiber angle

   θ:CASE五,β=1.0,.〈傷=0.5 and (1)

   EGLASSIEP.

各層の繊維方向を対称積層した正方形板では,

CASE I,皿ともに単純共振の主不安定領域のみが存

在している。また,繊維角度θを変化させても,不安定 領域の発生振動数が移動するだけで,不安定領域の種 類には影響を及ぼさない。

 次にFig.12,13は,材料(1)EGLAss/EPを用いた

積層正方形板のCASE I,皿の場合において,繊維

角度θによる不安定領域の変動を表示したものである。

ここで,無次元面内力の振幅.〈㌃は,変動面内力ハ傷 を繊維角度θ=0。のときの座屈面内力で,無次元化し

たものである。

 両者ともに,不安定領域の変動は固有振動数特性と 同様の変化を示している。すなわち,繊維角度θが大 きくなると固有振動数が減少する2の21,2δ31および

2δ32の不安定領域は,その幅がわずかではあるが広 がる。逆に,2δ12,2の13および2ゆ23のように繊維角 度θが大きくなることにより,固有振動数が増大する 場合,不安定領域の幅はわずかに狭くなる。

8.まとめ

 本研究では,中央面に関して繊維方向が対称になる ように積層した,長方形板に対し4種類の境界条件を 考え,固有振動解析,座屈解析および動的安定性解析 を行った。また,これらを異方性の度合いが異なった

3種類の材料を対象に,繊維角度をパラメータとして 力学特性を明らかにした。得られた結果をまとめると

次のようになる。

(1)対称積層板では,等方性板と比較して固有振動

数および座屈固有値は,境界条件に関係なく小さくな っている。

(2)対称積層板では,各層の繊維角度による固有振

動数および座屈固有値の犬きさは,境界条件に関係な く,異方性の度合いが大きい材料ほど,その変動が激 しくなる。

(3)対称積層板の動的不安定領域の種類は,各境界

条件において繊維角度に関係なく,等方性板と同じ種

類である。

(4)材料の異方性,各層の繊維方向を変えることに

よって,動的不安定領域の発生振動数が低次の振動数 領域へ移るものは幅が広がり,高次の振動数領域へ移 るものは幅が狭くなる。

Appendix A 固有振動解析

 式(4)において,変動面内偏向,=0とすると,積層

板に静的面内力1鴇。のみが作用する場合の運動方程式

(8)

は次のように得られる。

       ∂4ω

Lω)=D1評+2P・∂。・∂y・+D・評

∂4ω ∂4ω

     +ρ礎+砺肇一・ (A−1)

 式(A−1)の一般解を次のように仮定する。

  〃=ΣΣ・4、,礁,(%y)θゴω       (A−2)

   s=1 =1

 ここに,ω:固有円振動数,・4、,:未定定数,肌 :境 界条件を満足する座標関数:

 式(A−2)の肌ずとしては次のような関数を用

いる。

  砿,=・乃、(ξ)乃,(η)      (A−3)

  L(ω)=呂恩ん{万τ酵 宛 +一万「励ノ

     +D勘〃一λ緬一面万 }・・

      (A−4)

 ここに,酵=D1/以,D穿=D2/D窪,

     D卜D3/D了,λ。=4ρ励・ω・/・・D望,

     砺=ハな。∂2/π21)了,D?:θ=0。の板剛度

式(A−4)にGarer㎞法を適用する。

 ここに,

 〃、ニsin sπξ(CASE I,皿),

 乃、=cos(s−1)πξ一cos(s+1)πξ(CASE皿, y),

 勿=sin πη(CASE I,皿),

  海舌=cosα一1)πη一cosα十1)πη(CASE皿, W)

  ξ=κノ往,η=yノゐ

式(A−1)に式(A−2),(A−3)を代入する と,次式が得られる。

      酵  一 2D苧 一

4 41L@)卿ξ4η一・ (A−5)

 ここに,ρ=1,2,…,L,α=1,2,…, L 式(A−5)の積分を実行すると,次式参得られる。

ΣΣ・4,,[E吻一λ 瓦絢一く傷。G覇]=0 (A−6)

5=1 =1

ここに,

E噛一

セ鵜+響鱗+D襯・

瓦鈎=喝場,G、ρゼ罵場/β2,

蝋1岬ξ・1あ一麻4・・

蝋1脚61湯口ム1万繭

蝋1鳩4ξ・1£一難耳・4・

式(A−6)を行列表示すると,次のようになる。

  ([E]一溜[F]叩く裂。[0]){X}={0}  (A−7)

 ここに,[E]:E{9+(ρ一1)L,s+(∫一1)L},

     [F]:F{4+ψ一1)L,3+α一1)L},

     [G]:G{9+(ρ一1)L,3+(卜1)L},

     {X}:{∠411∠412…AIL」421∠422・・過るL}丁

 式(A−7)において,ハ覗。=0とおくと自由振動 の固有値λ,が求まり,ろ=0とおくと座屈の固有値 砺=瓦。を求めることができる。数値解析では式(A

−7)を固有値問題に変換することで,それぞれろ,

λδを計算することができる。

        参 考 文 献

1)福田:異方性の積極利用(1),日本複合材料学

  会誌,14−1,pp.20〜25,1988.

2)一ノ宮・成田・丸山:FRP積層長方形板の定常

  応答,目本機会学会論文集(C編),55−511,

 pp.549〜555, 1989. 3.

3)Leissa, A. W.:Advances in Vibration, Buckling

  and Postbuclding Studies on Composite Plates,

  Proc.1st Int. Conf. on Composite Struct., pp.312   〜334, 1981.

4)福田・野村・武田:複合材料の構造力学,日刊工

  業新聞社,pp.23〜105,1987.

5)夏秋・高橋・小西:構造物の動的安定性一そのア   ブローチ手法と橋梁構成への応用一,片山新報,

  Vol.8, pp.1〜6,1988.

6)八巻・永井:周期的な圧縮荷重をうける長方形板

  の動的安定,東北大学高速力学研究所報告,第36

  巻,第351号,pp.147〜168,1975.

参照

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火災発生からの経過時間t [min].. 2) Bailey, C.: Case Studies: Historical Fires: Mount Blanc Tun nel Fire, Italy/France, http://www.mace.manchester.ac.

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