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가스발생기 산화제 개폐밸브 주름관 구조 평가
Structural Evaluations of the Bellows for a Gas-generator Lox Shut-off Valve 원문보기

항공우주기술 = Aerospace engineering and technology, v.11 no.1, 2012년, pp.91 - 97  

유재한 (한국항공우주연구원 미래로켓연구팀) ,  이중엽 (한국항공우주연구원 미래로켓연구팀) ,  이수용 (한국항공우주연구원 미래로켓연구팀) ,  임형태 (과학기술연합대학원 대학교 발사체시스템공학)

초록
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가스발생기 산화제 개폐 밸브에 사용되는 주름관의 구조 해석 및 시험이 수행되었다. 이 주름관은 극저온에서 압축 변위와 높은 외압 하중을 받는다. 구조 해석은 상온 및 극저온에서 EJMA (Expansion Joint Manufacturing Association) 표준 및 상용 유한 요소 해석프로그램인 Abaqus v6.9를 이용하여 수행되었다. 스프링 강성, 응력 및 피로 수명 해석 결과들이 비교되었고 유한 요소 해석 결과에서 접촉 및 재질의 소성에 의한 영향을 살펴보았다. 또한 파열 시험과 관련된 유한 요소 해석 결과도 제시되었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The structural analyses and experimental results for the bellows of a gas-generator liquid oxygen shut-off valve were presented. The bellows experiences axial compression and external high pressure loadings at cryogenic temperatures. The analyses were performed using EJMA (Expansion Joint Manufactur...

주제어

#액체로켓엔진   #개폐 밸브   #주름관   #피로 수명   #유한 요소  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 그리고 FE 해석 결과에서 고려된 비선형성에 의한 영향도 살펴보았다. 또한 가스발생기 산화제 개폐 밸브는 액체 산소에 의해 극저온에서 작동되므로 극저온에서 물성치 변화에 따른 영향도 살펴보았다.
  • 수행되었다. 특히 FE 해석 결과에 대한 기하 비선형 및 소성에 의한 재료 비선형성의 영향을 살펴보았다. 웅력 해석 결과에 기하 비선형성의 영향은 작았으며 재료 비선형성의 영향도는 큰 것을 확인하였다.

가설 설정

  • - 층간의 접촉은 EJMA 표준에 비해 FE 해석 결과가 크게 예측한다.
  • 2 mm 이며 총 6 충과 8 개의 산 (convolution)으로 구성되어 있다. 사용된 재질은 오스테나이트 스테인리스강 321 시트 (sheet) 로상온 및 극저온 (-196 °Q 탄성 계수는 188 및 201 GPa를, 상온 및 극저온 항복 강도는 214 및 326 MPa로 가정하였다. 항복 이후의 응력-변형률 선도는 그림 2의 네킹 (necking) 발생 이전에 데이터가 사용되었다[1이.
  • 항복 이후의 응력-변형률 선도는 그림 2의 네킹 (necking) 발생 이전에 데이터가 사용되었다[1이. 하중 조건으로 외압 7 MPa과 4 mm의 축방향 압축을 가정하였다.
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참고문헌 (13)

  1. Standards of The Expansion Joint Manufacturers Association, Inc., 9th Ed., Expansion Joint Manufacturers Association, White Plains, N.Y., 2009. 

  2. ASME Boiler & Pressure Vessel Code, Section VIII, Division 1, Rules for Construction of Pressure Vessels, The American Society of Mechanical Engineers. 

  3. ASME B31.3 Process Piping, The American Society of Mechanical Engineers. 

  4. MIL-DTG-17813G, Detail Specification Expansion Joints, Pipe, Metallic Bellows, 2004. 

  5. C. Becht IV, "An Evaluation of EJMA stress Calculations for Unreinforced Bellows," Journal of Pressure Vessel Technology, Vol. 124, pp. 124-129. 

    상세보기

  6. D. K. Williams, "Catastrophic Failure of Flex Hose Bellows due to Lateral Offset & Internal Pressure", Proceedings of PVP 2007, PVP 2007-26013. 

  7. S. E. Steinbrink, M. C. Aggarwal, K. I. M. Shepherd, "Linear and Nonlinear Finite Element Analysis of an Exhaust Manifold with included Bellows", Proceedings of PVP 2007, PVP 2007-26013. 

  8. C. Becht IV, "Behavior of Bellows," Ph.D. thesis, Memorial University of Newfoundland, St. John's Newfoundland, Canada, 2000. 

  9. Abaqus Analysis User's Manual, Dassault Systems, 2009. 

  10. Atlas of Stress-Strain Curves, 2nd Ed., ASM International, 2002. 

  11. Air force materials laboratory, Cryogenic Material Data Handbook, Vol.1, Section A, B, C, AFML-TDR-64-280, 1970. 

  12. B. F. Langer, Design of Pressure Vessels for Low Fatigue, ASME Paper 61-WA-18. 

  13. 이용복, 김호경, 정진성, 피로해석의 기초, 청문각, 1999. 

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