The Prediction of Structural Behavior for Composite Pressure Vessel with Changed Dome Shape

돔 형상 변화에 따른 복합재 압력용기의 구조 거동 예측

Dome shape design method of filament wound (FW) composite pressure vessel, which can create various dome shape with fixed boss opening, was suggested. And, the performance indices (PV/W) for composite pressure vessel with same boss opening but different dome shape were investigated by finite element analysis (FEA) and hydro-test. The FEA showed good agreement with test results for burst pressure. Generally, as the dome shape of pressure vessel was changed to flat dome, the inner volume is increased and the burst pressure is decreased. In the case of above ${\rho}_o$=0.54, the performance index showed decreased value due to the low burst pressure. However, at ${\rho}_o$=0.35, the dome shape change brings not significant reduction of burst pressure and performance index.

동일 보스 오프닝에 대해 여러 형상의 돔을 설계할 수 있는 복합재 압력용기용 형상 식이 제시되었고, 이러한 돔 형상 변화에 따른 복합재 압력용기의 성능(파열압력*내부용적/복합재무게) 변화를 유한 요소 응력해석과 시험을 통해 규명하였다. 해석을 통해 예측한 돔 형상 변화에 따른 압력용기의 파열압력이 시험 결과와 좋은 일치를 나타내었다. 전반적으로 돔 형상이 낮아짐에 따라 압력용기 내부 용적이 증가하였으나, 파열 압력은 저하되는 현상을 나타내었다. 보스 오프닝 비(${\rho}_o$)가 0.54 이상인 경우, 돔 형상이 낮아짐에 따라 파열 압력이 저하되어 성능 저하가 나타났다. 그러나 보스 오프닝 비(${\rho}_o$)가 0.34이하 경우 돔 형상 변화에 따른 파열 압력 저하가 크지 않음으로 성능의 큰 변화가 없었다.