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초록
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본 연구에서는 열탄성 해석과 복합재/알루미늄 링시편 실험을 통해 성형 온도와 자긴 압력이 복합재와 알루미늄 라이너로 구성된 Type 3 극저온 추진제 탱크에 미치는 영향을 살펴보았다. 우선 Type 3 탱크의 온도분포를 구한 뒤 이를 경계조건으로 사용하여 성형온도와 자긴 압력의 영향을 고려한 탄성해석을 수행하였다. 그 결과 복합재의 성형온도가 증가할수록 복합재와 알루미늄 라이너에 각각 잔류압축응력과 잔류인장응력이 증가하였다. 한편 자긴 압력은 극저온 환경에 의해 유발된 잔류열응력의 감소를 초래하였으며 자긴 압력의 크기가 증가할수록 이러한 경향은 두드러졌다. 이러한 성형 온도와 자긴 압력의 영향은 Type 3 극저온 추진제 탱크의 설계 및 제작 단계에 반드시 고려되어야 한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, effects of curing temperature and autofrettage pressure on a Type 3 cryogenic propellant tank, which is composed of composite hoop/helical layers and a metal liner, were investigated by thermo elastic analysis and composite/aluminum ring specimen tests. Temperature field of a Type 3 t...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 Type 3 극저온 추진제 탱크 구조의 열탄성해석과 복합재/알루미늄 링 시편실험으로부터 성형온도와 자긴 압력이 Type 3 탱크 구조물에 미치는 영향을 살펴보았으며 결론은 다음과 같다.
  • 한다. 이에 본 연구에서는 상용 구조해석 코드인 ABAQUS를 이용해 열탄성 해석을 수행하여 성형온도와 자긴 압력이 Type 3 극저온 추진제 탱크에 미치는 영향을 관찰하였다. 또한 Type 3 극저온 탱크를 간단하게 모사할 수 있는 링 시편 실험 결과로부터 이와 같은 사실을 검증할 수 있었다.
  • 이에 본 연구에서는 자긴 압력이 Type 3 극저온 탱크 구조물에 주는 영향과 자긴 압력의 크기에 따른 영향을 살펴보았다. 이를 위해 앞에서와 마찬가지로 열전달 해석을 통해 온도 장을 취득하였으며 탄성 해석에서는 이를 경계조건으로 사용하였다.
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참고문헌 (13)

  1. G. Vendroux, M. Auberon, J. Dessaut, 'Cryogenic Composite Tanks: Structural analysis and manufacturing concepts,' 42nd International SAMPE Symposium, pp. 828-838, 1997 

  2. R. Heydenreich, 'Cryotanks in Future Vehicles,' Cryogenics, Vol. 38, pp. 125-130, 1998 

  3. A. Pasquier, V. Peypoudat, Y. Prel, 'Liquid Hydrogen Composite Tank for Two Stages To Orbit Reusable Launch Vehicle,' 23rd International Symposium on Space Technology and Science, 2002 

  4. B. W. Grimsley, R. J. Cano, N. J. Johnson, A. C. Loos, W. M. McMahon, 'Hybrid Composites for LH2 Fuel Tank Structure,' International SAMPE Technical Conference Series, Vol. 33, pp. 1224-1235, 2001 

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  9. 강상국, 김명곤, 김천곤, 공철원, '복합재-알루미늄 양면겹치기 조인트를 이용한 접착제의 극저온 물성 평가,' 제6회 우주발사체기술 심포지움, pp. 31-37, 2005 

  10. F. P. Incropera, D. P. DeWitt, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, John Wiley & Sons, 1996 

  11. S. S. Tompkins, 'Thermal Expansion of Selected GraphiteReinforced Polymide-, Epoxy-, and Glass-Matrix Composites,' International Journal of Thermophysics, Vol. 8, No. 1, pp.119-132, 1987 

  12. 윤성호, 김천곤, 조원만, '필라멘트 와인딩된 링시편을 이용한 인장특성 평가,' 대한기계학회지, 제19권, 제6호, pp 3-12. 1995 

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