접촉요소(Contact Element)를 적용한 나사체결부(Thread joint)의 구조해석

로켓모타의 연소관은 구조적인 편의성 및 경량화를 위하여 도옴-실린더부와 실린더-노즐부에 나사체결방법을 많이 적용하고 있는데, 나사의 골부위에 집중응력이 발생하여 인장강도를 넘는 응력이 발생하는 경우가 있다. 본 연구에서는 나사의 골부위의 응력수준을 좀 더 정확히 예측하기 위하여 나사체결시 작용하는 조립 토오크에 의한 초기하중을 고려한 구조해석을 수행하였으며, 나사부위에 발생하는 응력이 항복강도를 초과하므로 정확한 해석을 위하여 탄소성해석을 수행하였다. 조립 토오크에 의한 초기하중은 나사체결 멈춤부에 음(-)의 접촉 간극을 부여하여 모델링하였으며, 조립 토오크의 크기는 나사체결 근접부에서 변형률을 측정하여 모사하였다. 해석결과 초기하중을 고려하여 구조해석을 수행하면 최대예상 작동압력에서 초기하중의 영향은 거의 나타나지 않았으며, 마찰계수를 감소시키면 최대응력이 감소하여 구조적 안전성이 증가할 것으로 판단된다.