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논문 : 위성체 유연 구조물의 열진동 해석
Papers : Thermally Induced Vibration Analysis of Flexible Spacecraft Appendages 원문보기

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.30 no.1, 2002년, pp.56 - 64  

윤일성 ,  송오섭

초록
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본 논문에서는 복합재료 얇은 벽보의 열진동 응답에 대해 연구하였다. 복합재료 얇은 벽보로 모델링한 위성체 유연 구조물은 회전관성과 1차, 2차 와핑. 전단변형의 비고전적 요소를 포함한다. CUS구조물로 모델링한 복합재료 얇은 벽보의 열진동 특성은 적층순서와 섬유강화복합재료의 방향특성인자로부터 기인된 종방향 굽힘과 횡방향 굽힘이 연성과 관련하여 연구되었다. 열에 의한 구조물의 변형과 온도 구배가 연성된 열 진동에 대한 해석이 수행되었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Thermally induced vibration response of composite thin-walled beams is investigated in this paper. The flexible spacecraft appendages modeled as thin-walled beam incorporates a number of nonclassical effects of transverse shear, primary and secondary warping, rotary inertia and anisotropy of constit...

주제어

#열진동   #복합재료   #태양열   #플러터   #안정성  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 외팔 복합재료 유연보 모델, 외팔 복합재료 유연보-끝단 질량 모델, 강처}-복합재료 유연보-끝단 질량 모델의 운동방정식을 유도하고, 수치해석 기법을 통하여 각 설계 요소의 변화에 따른 열진동 특성을 연구하였다.
  • 위성체의 발사비용절감 및 수명연장을 위하여 비강성 및 비강도면에서 기존의 금속 합금보다 우수한 가벼운 복합재료의 사용이 증가될 것으로 사료되므로 본 연구에서는 열하중 변화에 의해 발생하는 복합재료 유연 구조물의 진동해석에 관하여 고찰하고자 한다. 해석모델은 외팔 복합재료 유연 보 모델, 외팔 복합재료 유연 보 - 끝단 질량 모델, 그리고 위성본체를 강체로 가정하고 이에 외팔 보 형태의 유연 구조물이 부착된 강체 -복합재료 유연 보-끝단 질량 복합모델로 나누어 연구하였으며, 각각의 모델에 대하여 열적-동역학적 효과를 고려하여 운동방정식을 유도하고 이로부터 열 하중에 의한 동적 응답 해석 및 안정성 문제인 열적 플러터 해석을 수행하였다.

가설 설정

  • 위성본체를 강체로 가정하고, 복합재료 보의 끝단에 질량이 달린 모델의 운동방정식과 경계조 건식은 다음과 같다.
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참고문헌 (6)

  1. Seibert, A.G., and Rice, J. S., 1973, "Coupled Thermally Induced Vibrations and Beams", AIAA Journal, Vol. 7, No. 7, pp. 1033-1035. 

  2. Takeuti,Y.,and Furukawa, T., 1981, "Considerations on Thermal Shock Problems in A Plate", Journal of Applied Mechanics, Vol. 48, pp. 113-118. 

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  3. John D. Johnston, Earl A. Thornton, 1998, "Thermally Induced Attitude Dynamics of a Spacecraft with Flexible Appendage", Journal of Guidance, Control and Dynamics, Vol. 21, No. 4, pp. 581-587. 

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  4. Thornton, E. A., and Yool A. Kim, 1993, "Thermally Induced Bending Vibration of a Flexible Rolled-Up Solar Array", Journal of Spacecraft and Rockets, Vol. 30, No. 4, pp. 438-448. 

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  5. O. Song, 1990, "Modeling and Response Analysis of Thin-Walled Beam Structures Constructed of Advanced Composite Materials", Ph.D Thesis, VPI & SU, USA. 

  6. Thornton, E. A., 1996, Thermal Structures for Aerospace Applications, AIAA, Education series. pp. 343-396. 

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