[논문]유한요소법을 이용한 노치가 형성된 수소저장용기 TYPE 1의 거동 특성 연구

조승현; 김상현; 김윤태; 최하영

doi:10.7842/kigas.2023.27.2.95

유한요소법을 이용한 노치가 형성된 수소저장용기 TYPE 1의 거동 특성 연구
A Study on the Deformation Characteristics of the hydrogen storage vessel(TYPE 1) with Notches using FEM 원문보기

한국가스학회지 = Journal of the Korean institute of gas, v.27 no.2, 2023년, pp.95 - 103

조승현 (동양미래대학교 기계공학과) , 김상현 (동양미래대학교 기계공학과) , 김윤태 (동양미래대학교 기계공학과) , 최하영 (동양미래대학교 기계공학과)

초록
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본 논문에서는 가스압력을 고려할 때 수소가스 저장용기(Type 1)의 거동특성을 평가하기 위해 ISO 18119의 노치형상에 따라 수소가스 저장용기에서 발생한 VMS(von Mises stress)을 유한요소법으로 해석하였다. 해석결과에 따르면 길이방향 노치에서 발생한 최대 VMS가 원주방향 노치보다 높게 발생하였다. 또한, 저장용기의 거동시 발생한 응력을 VMS와 재료의 항복강도 비인 응력비로 분석하였다. 해석결과에 따르면 노치가 길이방향으로 형성된 저장용기의 경우 가스압력 50 MPa에서 저장용기 내부와 외부가 각각 0.85와 0.50로 증가하였으나 1보다 낮게 분석되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, in order to evaluate the deformation characteristics of the hydrogen gas storage vessel(Type 1) when considering gas pressure, the VMS generated in the hydrogen gas storage vessel according to the notch shape of ISO 18119 was interpreted as a FEM(Finite Element Method). According to the analysis results, the maximum VMS generated in the longitudinal notch was higher than the transverse notch. In addition, the stress of the storage vessel was analyzed by the stress ratio, which is the yield strength ratio of the material to the VMS generated. According to the analysis results, in the case of a storage vessel with a notch formed in the longitudinal direction, the inside and outside of the storage vessel increased to 0.85 and 0.50 at a gas pressure of 50 MPa, respectively, but were analyzed to be lower than 1.

주제어

표/그림 (16)

그림 Fig. 1. Structure of hydrogen gas tank types[1].
그림 Fig. 2. Plane stress failure for three criteria[11].
그림 Fig. 3. Notch geometry of ISO 18119[10].
그림 Fig. 4. Finite Element Modeling.
표 Table 1. Material characteristics of gas vessel
그림 Fig. 5. Material curve for the A 372 Grade J steel class 70 liner[12]
그림 Fig. 6. Stress distributions on longitudinal and transverse direction of gas vessel without notch under gas pressure of 50 MPa.
표 Table 2. Notch geometry
그림 Fig. 7. von Mises Stress distributions on gas vessel without notch under gas pressure
그림 Fig. 8. von Mises Stress distributions on outer surface of gas vessel to the longitudinal direction under gas pressure.
그림 Fig. 9. von Mises Stress distributions on inner surface of gas vessel to the longitudinal direction under gas pressure.
그림 Fig. 10. von Mises Stress distributions on outer surface of gas vessel to the transverse direction under gas pressure.
그림 Fig. 11. von Mises Stress distributions on inner surface of gas vessel to the transverse direction under gas pressure.
그림 Fig. 12. von Mises Stress distributions on gas vessel with full modeling under gas pressure[14].
그림 Fig. 13. Comparison of VMS/Yield strength of gas vessel under gas pressure.
표 Table 3. Modified VMS considering full modeling of Vessel

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