Nonlinearity of Shear Response of Unidirectional Laminates under Combined Loading

Abstract

본 논문에서는 보완된 변형 에너지 밀도 함수를 기반으로 하여 평면내 비선형 응력-변형률 곡선 모델을 제시한다. 다방향의 적측판에 전단방향과 축방향의 응력이 조합되어 작용할 때의 전단방향의 응답을 예측하였으며, 실험값과 비교하여 제시 모델의 정확성을 검증하였다. 이 과정에서 compliance 상수는 기존 축방향의 응력에 대한 측정값과 일치하도록 결정되었다. 마지막으로 제시된 모델을 이용한 E-glass/vinylester의 전단 응력-변형률 거동은 모든 축외 각도에 대하여 실험 곡선과 일치하며, boron/epoxy와 T800H/3633 적층판의 전단 거동은 15도를 제외한 30도, 45도, 60도의 축외 각도(off-axis angle)에 대하여 실험값과 일치한다. 이는 작은 적층 각도의 변화에도 종방향의 탄성계수는 다른 탄성계수에 비하여 매우 높기 때문이다.

We present the prediction of nonlinear in-plane shear stress strain curves based on complementary strain energy density function. When the [θ˚] unidirectional laminates are subjected to a combination of shear stresses and axial stresses, the predicted shear responses of laminates are compared with measured experimental data for verifying this accuracy of this model. In this process, the compliance constants are determined to match the measured test results in terms of the influence of on-axis axial stress. Finally, it is shown that the predicted shear stress strain behavior of E-glass/vinylester concurs with experimental curves for all off-axis angles, while shear behavior predictions of boron/epoxy and T800H/3633 laminates agree with experimental results for 30˚ 45˚ 60˚ off-axis angles laminates except 15˚ off-axis angle laminates. This is because the elastic longitudinal modulus is still significantly higher than the other modulus even for a small off axis angle.