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한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, v.20 no.6, 2016년, pp.29 - 37
정승민 (Agency for Defense Development) , 김형근 (Agency for Defense Development) , 황태경 (Agency for Defense Development)
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This paper proposes a shape optimization of the metal boss for a composite motor case using finite element analysis. For the structural safety and the weight reduction of the composite motor case, under the internal pressure, the fiber stress in the dome area and the tightening bolt stress are const...
| 핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
|---|---|---|
| 복합재 연소관 및 압력용기의 돔과 금속 보스 접합부는 어떤 응력이 발생하는가? | 일반적으로 복합재 연소관 및 압력용기의 돔과 금속 보스 접합부는 내압 하중과 보스의 회전 변형의 중첩에 의해 섬유응력의 크기가 상대적으로 매우 크게 발생하는 부위 중 하나이다[1, 2]. 이로 인해 보스의 형상은 돔 형상(dome contour)와 더불어 구조물의 내압성능에 큰 영향을 미치는 요소로 알려져 있다[3]. | |
| 복합재 구조물의 금속 보스 설계에 대한 기존의 연구들의 문제점은 무엇인가? | 그러나 복합재 구조물의 금속 보스 설계에 대한 기존의 연구들은 돔 부위의 섬유에 가해지는 응력을 줄이는 데에 중점을 두었고, 이로 인해 보스의 무게와 더불어 보스 형상에 큰 영향을 받는 체결볼트의 구조 안전성을 동시에 고려하지 못한 측면이 있다. 이는 구조물의 성능을 좌우하는 돔 섬유응력과 보스 무게, 체결부 구조 안전성과 같은 다양한 성능들을 동시에 고려하지 못했다는 점에서 최적화 측면 상 한계가 있다고 할 수 있다. | |
| 보스의 형상이 내압성능에 영향을 미치므로 어떻게 설계되는가? | 이로 인해 보스의 형상은 돔 형상(dome contour)와 더불어 구조물의 내압성능에 큰 영향을 미치는 요소로 알려져 있다[3]. 따라서 구조 안전성 및 성능 향상을 위해 섬유에 보강재 (wafer)를 추가하거나, 하중을 분산시킬 수 있도록 보스 플랜지를 길게 설계하게 된다[4]. 최근에는 보스 플랜지의 길이 및 오프닝 면적의 최적화를 통해 복합재의 무게와 응력을 줄임으로써 압력용기의 성능 지수(index of performance)를 향상시킨 바 있다[5]. |
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Ger, G.S., Hwang, D.G., Chen, W.Y. and Hsu, S.E., "Design and Fabrication of High Performance Composite Pressure Vessels," Theoretical and Applied Fracture Mechanics, Vol. 10, No. 2, pp.157-163, 1988.
James, D.E. and James, A.Y., "Graphite Epoxy Pressure Vessel Dome Reinforcement Study," 32nd International SAMPE Symposium, Aneheim, C.A., U.S.A., Apr. 1987.
Yamashita, A., Kondo, M., Goto, S. and Ogami, N., "Development of High-Pressure Hydrogen Storage System for the Toyota "Mira"," SAE Technical Paper 2015-01-1169, 2015.
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오픈액세스 학술지에 출판된 논문
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