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NTIS 바로가기한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, v.22 no.3, 2018년, pp.21 - 27
정승민 (The 4th R&D Institute - 1, Agency for Defense Development) , 황태경 (The 4th R&D Institute - 1, Agency for Defense Development)
In this paper the laminate design parameters are researched to maximize the performance index of a composite pressure vessel. To maximize the performance index, the three design variables that the thickness of each of helical and hoop layers and the length of hoop layer are considered under the assu...
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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압력용기 내압성능에 영향을 주는 주요 인자는 무엇인가? | 섬유강화 복합재 압력용기는 일반적인 등방성 금속재 압력용기와는 달리 이방성 복합재를 이용하기 때문에 압력용기의 축방향 및 원주방향에 대한 효율적인 적층설계(laminate design)를 통해 무게 대비 내압 성능의 극대화가 가능하다[1]. 이 때 압력용기의 내압성능에 영향을 주는주요 인자는 돔 부 헬리컬 층(helical layer)과 실린더 부 후프 층(hoop layer)의 두께이다[2]. 일반적으로 압력용기의 설계시 요구 성능으로서 내부체적과 내압성능, 그리고 오프닝(opening)이 주어지므로 금속 라이너(metal liner)의 직경과 설계기준에 따른 돔 형상(dome contour)이 우선적으로 결정된다[3]. | |
본 연구에서 최적설계 된 압력용기의 성능지수는 기존 모델 대비 어떻게 변하였는가? | 내압성능의 제약조건 하에서 내압 성능에 큰 영향을 미치는 인자인 후프 층과 헬리컬 층의 두께, 그리고 후프 층의 길이를 설계변수로 설정하였다. 최적 설계 결과, 기준 모델 대비 성능지수가 반응표면모델의 경우 4.4%, 실제 해석모델의 경우에는 6.6% 증가하였음을 확인할 수 있었다. 이와 같은 설계변수 최적화로 인해 복합재 압력용기의 성능지수 향상과 동시에 설계자가 특정 내압성능을 자유롭게 조절 가능함으로써 안전여유도 함께 조절할 수 있게 된다. | |
섬유강화 복합재 압력용기가 무게 대비 내압 성능의 극대화가 가능한 이유는 무엇인가? | 섬유강화 복합재 압력용기는 일반적인 등방성 금속재 압력용기와는 달리 이방성 복합재를 이용하기 때문에 압력용기의 축방향 및 원주방향에 대한 효율적인 적층설계(laminate design)를 통해 무게 대비 내압 성능의 극대화가 가능하다[1]. 이 때 압력용기의 내압성능에 영향을 주는주요 인자는 돔 부 헬리컬 층(helical layer)과 실린더 부 후프 층(hoop layer)의 두께이다[2]. |
Schuerch, H., "Analytical Design for Optimum Filamentary Pressure Vessels," AIAA Launch and Space Vehicle Shell Structures Conference, Palm Springs, C.A., U.S.A., AIAA 2914-63, Apr. 1963.
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.
Tackett, E.W., Merrell, G.A. and Kulkarni, S.B., "Carbon Pressure Vessel Performance with Changing Dome Profiles," 20th Joint Propulsion Conference, Brigham City, UT, U.S.A., Jun. 1984.
Gray, D.L. and Moser, D.J., "Finite Element Analysis of a Composite Overwrapped Pressure Vessel," 40th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, Fort Lauderdale, F.L., U.S.A., AIAA 2004-3506, Jul. 2004.
Collins, T., "Impact Damage and Residual Strength in Graphite Epoxy, Composite, Metal Lined, Pressure Vessels," 31st AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, San Diego, C.A., U.S.A., AIAA 95-2910, Jul. 1995.
Kawahara, G. and McCleskey, S.F., "Titanium-Lined, Carbon Composite Overwrapped Pressure Vessel," 32nd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, Lake Buena Vista, F.L, U.S.A, AIAA 96-2751, Jul. 1996.
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오픈액세스 학술지에 출판된 논문
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