Structural analysis of liquid rocket thrust chamber regenerative cooling channel using visco-plastic model

점소성 모델을 이용한 액체로켓 연소기 재생냉각 채널 구조해석

Elastic-viscoplastic structural analysis is performed for regenerative cooling chamber of liquid rocket thrust chamber using Bodner-Partom visco-plastic model. Strain rate test was also conducted for a copper alloy at various temperatures in order to get material constants of visco-plastic model used in the structural analysis. Material constants of visco-plastic model were obtained from strain rate test results and visco-plsstic model was incorporated into finite element program, Marc, by means of user subroutine. The structural analysis results indicate that the deformation of cooling channel is mostly caused by thermal loading rather than pressure loading and confirmed structural stability of the cooling channel under operating condition.

Bodner-Partom 점소성 모델을 이용하여 액체로켓 연소기 재생냉각 챔버의 구조해석을 수행하였다. 구조해석에 사용한 점소성 모델의 재료상수를 구하기 위하여 구리합금에 대하여 변형률 속도를 변화시켜 인장시험을 상온 및 고온에서 수행하였다. 점소성 모델의 재료상수는 구리합금의 변형률 속도 시험 데이터로부터 구하여 사용하였으며 점소성 모델의 구현은 상용유한요소 해석 프로그램인 Marc의 사용자 서브루틴을 이용하여 구현하였다. 구조해석 결과 냉각 채널은 압력에 의한 영향보다 열하중에 의하여 대부분의 변형이 발생하며 연소기의 작동조건에서 냉각 채널의 안정성 여부를 확인할 수 있었다.