점탄성 중공 실린더의 파동 전파 및 감쇠 특성 평가

필러가 포함된 점탄성 중공 실린더 구조에서 최적의 감쇠 특성을 갖는 구조를 수치 시뮬레이션으로 찾는 것은 막대한 계산량을 수반합니다. 본 연구는 이러한 기계적 문제를 고유 진동 및 고유파 전파 문제로 정식화하여 외부 힘이나 운동학적 작용과 무관하게 구조의 소산 특성을 평가하고, 이를 통해 계산 비용을 크게 절감하는 방법을 제시합니다. 점탄성 재료의 기계적 거동은 3-매개변수 Koltunov–Rzhanitsyn 완화 커널을 포함하는 선형 Boltzmann–Volterra 유전 이론으로 설명됩니다. 이 이론에서 재료 특성은 주파수에 의존하는 복소 동적 전단 탄성률 및 체적 탄성률로 표현됩니다. 고유 진동 문제에서는 이러한 탄성률이 복소 고유 주파수의 실수부에만 의존하게 되어, 상용 유한요소 코드의 표준 고유값 절차를 적용하기 어렵습니다. 본 논문은 이러한 난점을 해결하는 알고리즘을 제안합니다. 해법으로, 다층 실린더의 분산 관계는 복소 인수를 갖는 Bessel 및 Neumann 함수를 요소로 하는 복소 행렬식 형태로 해석적으로 도출됩니다. 2층 구조의 경우 12차, 3층 구조의 경우 18차 행렬식이 됩니다. 일반적인 구조의 전역 강성 및 질량 행렬은 ABAQUS와 같은 범용 유한요소 코드에서 자동으로 조립될 수 있으며, 결과로 얻어지는 복소 특성 방정식은 Muller 방법으로 해를 구합니다. 이 접근법은 점탄성 복합 재료를 포함하는 구조물의 동적 거동 및 감쇠 특성을 효율적으로 예측하는 데 기여하며, 최적의 진동 감쇠 설계를 위한 계산 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 실용적인 도구를 제공합니다.