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문제 정의
- 있다. 따라서 본 연구에서는 일정한 두께의 후프 와인딩으로 보강하는 방법과 달리 돔과 실린더의 접합부를 더욱 두껍게 보강하는 방법과 와인딩의 적층 각도를 고려하는 방법을 도입하여 복합재료의 질량을 최소화하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는 내압을 받는 차량용 복합재 필라멘트 와인딩 압력 용기의 해석을 위한 유한요소해석 프로그램Axicom 을 개발하였다.
- 따라서 본 연구에서는 일정한 두께의 후프 와인딩으로 보강하는 방법과 달리 돔과 실린더의 접합부를 더욱 두껍게 보강하는 방법과 와인딩의 적층 각도를 고려하는 방법을 도입하여 복합재료의 질량을 최소화하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는 내압을 받는 차량용 복합재 필라멘트 와인딩 압력 용기의 해석을 위한 유한요소해석 프로그램Axicom 을 개발하였다. Axicom 은 Microsoft Excel 프로그램 상에서 작동되며 ISO(IntemationaI Organization for Standardization) 규정 의 모든 종류의압력용기의 해석이 가능하도록 구성되어 있다.
- 본 논문에서는 기존의 설계방식에서 설계된 압력 용기의 전체 질량과 안전도를 유지하면서 최소의 복합재료 사용량을 갖는 최적의 보강재(후프) 두께 및 형상을 설계하고자 한다. 이러한 목적을 위하여 Fig.
- 1, 2, 3 에서 보는 바와 같이 세 가지 경우를 선정하였으며 기존의 설계방식에 의해 설계된 압력용기의 무게를 초과하지 않는 범위 기준과 최대 강도비가 1 이하여야 한다는 강도 설계기준을 부여하였다. 그리고 복합재 사용량을 최소로 하기 위해 복합재료 전체중량을 목적함수로 설정하였으며, 이상 세 가지에 대한 정식화는 다음과같다. (LW)
- 본 연구논문에서는 압력용기의 제작시 재료비용을 획기적으로 저감하는 새로운 설계방법을 제안하였다. 먼저, 복합재료와 금속 라이너의 두께를 같이 고려하는 방안을 제안하였고 다른 방법으로 복합재 보강재의 형상을 변화시켜 사용되는 복합재료의 질량을 감소시키는 방안을 제안하였다.
가설 설정
- 실린더 내부 반경3。)과 돔 부의 반경(方)은 150 mm 로 설정하였다. 실린더 부를 감싸고 있는 복합재료의 두께와 내부 라이너의 두께는 각각 5 mm, 3 mm 로 가정하였다. 보강에 사용된 복합재료는 E-glass/Ep.
- 보강에 사용된 복합재료는 E-glass/Ep.로 가정하였으며 라이너 금속재료는 Steel 로 가정하였다. 내부에 가해지는 내압은 10 MPa 로 가정하였다.
- 로 가정하였으며 라이너 금속재료는 Steel 로 가정하였다. 내부에 가해지는 내압은 10 MPa 로 가정하였다. 사용된 복합재료와 금속재료의 물성치는 Table 1 에 나타내었다.
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