DOI QR코드

DOI QR Code

A Study on the Structural Analysis of Joint Part in Accordance with Adhesive Length of a Composite Rocket Motor Case

복합재 연소관의 접착 길이에 따른 체결부의 구조해석

  • 전광우 (한밭대학교 대학원 기계설계공학과) ;
  • 신광복 (한밭대학교 기계공학부) ;
  • 황태경 (국방과학연구소 1기술연구본부 6부)
  • Received : 2011.11.30
  • Accepted : 2012.05.21
  • Published : 2012.06.01

Abstract

In order to determine optimal design length of adhesive joint of a composite rocket motor case, stress analysis of joint part according to changes of adhesive length was done. Adhesive length has a range of 50 mm to 300 mm as design variables. The ratio of adhesive length without any stress gradient to initial non-stressed adhesive length was determined as evaluation criteria for selection of adhesive length, which called "stress gradient length ratio". The numerical result showed that stress gradient length ratio of joint part with adhesive length of more than 200 mm was increased very slowly with increase of adhesive length. It means that adhesive length of about 200 mm could be the optimal dimension to ensure the structural safety of joint part against internal pressure of 2,500 psi.

복합재 연소관의 접합 체결부 최적의 설계 길이를 결정하기 위해 접합부 길이변화에 따른 구조해석을 수행하였다. 이때, 접착 체결부의 길이는 50 mm에서 300 mm의 범위를 갖는다. 무응력 상태의 초기 접합부 길이대비 응력구배가 발생하는 않는 구간의 길이를 "응력구배 길이 비"로 정의하고 이를 접착 체결부 길이선정을 위한 평가기준으로 정의하였다. 구조해석 결과 접착 체결부의 길이가 200 mm 이상으로 증가할 경우 응력구배 길이 비의 증가가 서서히 나타남을 확인하였다. 이는, 접착 체결부에 적용되는 2,500 psi 내압에서 구조적 안전성을 확보하는 최적화된 접착 체결부의 길이가 200 mm임을 의미한다.

Keywords

References

  1. 황태경, 박재범, 김형근, 도영대, "자연 노화에 따른 카본 에폭시 압력용기의 섬유 인장강도 변화," 한국복합재료학회지, 제20권, 제 2호, 2007, pp.1-9
  2. 박재범, 김동륜, 김형근, 황태경, "저속충격하중을 받은 탄소섬유강화 복합재 압력용기의 잔류강도 저하 평가," 한국복합재료학회, 제 21권, 제3호, 2008, pp.9-17
  3. Anthony A Yurko, J. R. Esslinger, "Affordable High Performance Composite Case Roket Motor Manufacturing," 41st AIAA/ASME/SAE/ASEE joint propulsion conference, 2005, AIAA-2005-3610
  4. Francis Mard, "Design, manufacture and test of the composite case for erint-1 solid rocket motor," 29th Joint Propulsion conference, 1993, AIAA 93-2462
  5. 황태경, 박재범, 김형근, 도영대, 문순일, "복합재 압력용기의 돔 형상 설계 및 성능평가," 한국복합재료학회, 제20권, 제4호, 2007, pp.31-41
  6. 황태경, 도대영, 문순일, "복합재 압력 용기의 확률적 유한 요소 응력 해석," MSC software conference, 2003
  7. 손대성, 배지훈, 장승환, "동시 경화법으로 제조된 T800/에폭시 복합재료-알루미늄 단면 겹치기조인트의 성형압력 및 부가압력에 따른 접착강도에 관한연구," 한국복합재료학회, 제24권, 제5호, 2011, pp.23-28
  8. 박재성, 강현규, 김철웅, 황태경, 홍창선, 김 천곤, "필라멘트 와인딩된 복합재 탱크의 거동해석과 변형률 측정 I. 필라멘트 와인딩 탱크의 유한 요소 해석," 항공우주학회지,제29권, 제7호, 2001, pp.49-55
  9. A.D. Crocombe, "Modeling and predicting athe effects of thest speed on the strength of joint made with FM73 adhesive," International journal of adhesion and adhesives, Vol. 15, 1995, pp.21-27 https://doi.org/10.1016/0143-7496(95)93639-3
  10. Joakim Schon, "Coeffient of friction and wear of a carbon fiber epoxy matrix composite," WEAR, Vol. 257, Issues 3-4, 2004, pp.395-407 https://doi.org/10.1016/j.wear.2004.01.008

Cited by

  1. Prediction of onset and propagation of damage in the adhesive joining of a dome-separated composite pressure vessel including temperature effects vol.18, pp.12, 2017, https://doi.org/10.1007/s12541-017-0208-z