S형상 점진기능재료 나노-스케일 판의 자유진동 특성에 미치는 비국소 탄성 효과

Abstract

본 논문에서는 S형상함수를 이용한 점진기능재료 나노-스케일 판의 자유진동 특성에 미치는 비국소 탄성 이론의 효과에 대하여 연구하였다. 비국소 탄성 이론은 미소 규모 효과를 고려할 수 있고 S형상함수는 점진기능재료의 정확한 특성변화를 고려할 수 있다. 이러한 이론을 이용하여 나노-스케일 판의 고유진동수에 미치는 비국소 이론의 효과를 제시하였고, 국소 탄성이론과의 관계를 수치해석 결과를 통하여 고찰하였다. 또한 (i) 거듭제곱 지수, (ii) 비국소 계수, (iii) 탄성계수 비 그리고 (iv) 나노-스케일 판의 두께 및 형상 변화 등이 나노-스케일 판의 무차원 진동수에 미치는 효과에 대하여 관찰하였다. 본 연구의 결과를 검증하기 위해 참고문헌의 결과들과 비교 분석하였으며 해석결과는 참고문헌의 결과들과 잘 일치함을 알 수 있었다. 비국소 이론에 의한 나노-스케일 판의 진동에 관한 연구는 향후 관련연구에 비교자료로 활용될 수 있을 것이다. We study free vibration analysis of sigmoid functionally graded materials(S-FGM) nano-scale plates, using a nonlocal elasticity theory of Eringen in this paper. This theory has ability to capture the both small scale effects and sigmoid function in terms of the volume fraction of the constituents for material properties through the plate thickness. Numerical solutions of S-FGM nano-scale plate are presented using this theory to illustrate the effect of nonlocal theory on natural frequency of the S-FGM nano-scale plates. The relations between nonlocal and local theories are discussed by numerical results. Further, effects of (i) power law index (ii) nonlocal parameters, (iii) elastic modulus ratio and (iv) thickness and aspect ratios on nondimensional frequencies are investigated. In order to validate the present solutions, the reference solutions are compared and discussed. The results of S-FGM nano-scale plates using the nonlocal theory may be the benchmark test for the free vibration analysis.