• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.656-660
• /
• 2002

The fiber reinforced composite material is widely used in the multi-industrial field where the weight reduction of the infrastructure is demanded because of their high specific modulus and specific strength. Pressure vessels using this composite material in comparison with conventional metal vessels can be applied in the field where lightweight and the high pressure is demanded from the defense and aerospace industry to rocket motor case due to the merits which are energy curtailment by the weight reduction and decrease of explosive damage precede to the sudden explosion which is generated by the pressure leakage condition. In this paper, for nonlinear finite element analysis of E-glass/epoxy filament winding composite pressure vessel receiving an internal pressure, the standard interpretation model is developed by using the ANSYS 5.7.1, the general commercial program, which is verified as the accuracy and useful characteristic of the solution based on Auto LISP and ANSYS APDL. Both the preprocessor for doing exclusive analysis of filament winding composite pressure vessel and postprocessor that simplifies result of analysis have been developed to help the design engineers.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제29권5A호
• /
• pp.519-529
• /
• 2009

복합소재는 화학적, 역학적인 면에서 여러 장점을 가지고 있다. 피로 저항성과 화학적 저항성이 높을 뿐 아니라, 비강도, 비강성 등이 높아서 높은 감쇠 특성을 보인다. 항만 구조물에 사용되는 파일은 압축 뿐만 아니라 휨을 받기도 하므로 이에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 대구경을 포함하는 콘크리트 충전 유리섬유 복합소재 파일의 압축 거동 혹은 휨-압축 거동을 분석한다. 지름 및 길이가 서로 다른 25개의 실험 파일을 제작하는데, 시편의 복합소재 튜브 내경은 165 mm에서 600 mm에 이르고, 길이는 1,350 mm에서 8,000 mm에 이른다. 수적층 및 필라멘트 와인딩 성형 공법을 모두 사용하여 튜브를 제작하여 적층의 구조가 미치는 차이를 알아보았다. 충전 콘크리트의 강도로는 27 MPa과 40 MPa를 사용하였다. 축방향 및 원주방향의 섬유의 부피비에 변화를 주어 각각의 영향을 분석하였고, 일부 시편에는 나선형 홈을 튜브 안쪽에 성형하여 충전 콘크리트와 튜브 사이의 전단변형을 줄이는데 기여할 수 있는지 분석하였다. 실험결과를 보면, 직포만을 사용하여 수적층 성형 공법으로 파일을 제작하는 것보다 필라멘트 와인딩 성형 공법을 이용하여 제작하는 것이 휨강성을 높이는데 훨씬 유리하다. 나선형 홈을 성형해서 넣더라고 휨강성은 낮은 하중단계에서 부터 지속적으로 감소하는 경향을 보이는 것으로 보아, 충전 콘크리트와 튜브 사이의 전단변형을 완전히 억제하지는 못하는 것으로 판단된다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국복합재료학회 2000년도 춘계학술발표대회 논문집
• /
• pp.211-214
• /
• 2000

Filament wound pressure vessels have been studied for the efficient design tool to consider the variation of fiber angles through-the thickness direction. Filament winding patterns were simulated from semi-geodesic fiber path equation to calculate fiber path on arbitrary surface. Finite element analyses were performed considering fiber angle variation in longitudinal and thickness directions by ABAQUS. For the finite element modeling of the pressure tank, the 3-dimensional layered solid element was utilized. From the stress results of pressure tanks, maximum stress criterion in transverse direction was applied to modify material properties for failed region. In the end of each load increment, resultant layer stresses were compared with a failure criterion and properties were reduced to 1/10 for a failed layer. Results of progressive failure analysis were compared with two experimental data.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 1998년도 제11회 학술강연회논문집
• /
• pp.19-19
• /
• 1998

라이너를 포함한 필라멘트 와인딩 복합재 압력용기의 성능향상을 위한 효율적인 구조최적 설계방안을 제시하였다. 이를 위해 온도효과가 고려된 비선형 유한요소법을 이용하여 각 층에서의 응력해석과 파손해석을 수행하였다. 또한 설계변수로 라이너의 두께와 헬리컬 적층두께, 실린더를 따라 변하는 직각 적층두께를 설정하였다. 모든 설계변수들에 대한 강도비 민감도를 유도하였으며 헬리컬 적층두께에 대한 강도비 민감도를 유지하기 위해 측지 등장력 돔설계 방법을 고려하였다. 구조 최적설계결과, 실린더를 따라 직각 적층두께를 최적으로 분포시켜 강성을 효과적으로 배열하였으므로 적층두께를 일정하게 고려한 경우보다 더 경량화 시킬 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제29권8호
• /
• pp.1109-1117
• /
• 2005

To identify damage that develops in filament wound composite pressure vessels subjected to low velocity impact, a series of impact tests was performed on specimens cutting from the full scale pressure vessel. The resulting damages by the three different impactors were assessed by the scanning acoustic and metallurgical microscope. Based on the impact force history and damage, the resistance parameters were proposed and its validity in identifying the damage resistance of CFRP pressure vessel was reviewed. As the results, the impact resistance of the filament wound composites and its dependency on the impactor shape were estimated quantitatively.

• 신재생에너지
• /
• 제4권3호
• /
• pp.51-57
• /
• 2008

The objective of this study is to develop and validate a compressed hydrogen storage system for fuel cell vehicles. The type3 composite cylinder consists of full wrapped composites on a seamless aluminum liner. The key technologies, including design, analysis, and optimized fabrication process for 350bar composite cylinder, were established and verified, and the facilities for fabrication and validation testing have been constructed. Prototype cylinders were fabricated and validated through burst test and ambient cycling test in accordance with international standard.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 1995년도 제4회 학술강연회논문집
• /
• pp.11-19
• /
• 1995

본 논문은 국과연에서 수행하고 있는 표준 공정/시험 평가용 복합재 압력용기(STEB)의 파괴압력 향상 프로그램중의 일부로서 설계/해석및 제작에 관한 내용을 정리하였고, 또한 성능 계수(Performance factor)를 이용하여 설계/공정 수준을 선진 외국과 비교해 보았다. 본 연구를 통해 여러 필라멘트 와인딩 공정 변수로인한 이론적인 설계/해석과 실제 제작된 제품간의 차이를 확인할 수 있었으며, 보강 설계를 통해 파괴 압력은 선진외국과 유사한 수준에 이르렀으나 성능 계수면에서는 약 76%정도에 머무르고 있음을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제32권3호
• /
• pp.172-179
• /
• 2021

The drop impact analysis was carried out on Type 4 pressure containers, and the degree of damage to the falling environment was predicted and determined using smoothed particle hydrodynamics (SPH) techniques. The purpose of the design and the optimization process of the winding pattern of the pressure vessel of the composite material is to verify the safety of the container in actual use. Finally, an interpretation process that can be implemented in accordance with domestic test standards can be established to reduce the cost of testing and containers through pre-test interpretation. The research on the fall analysis of pressure vessels of composite materials was conducted using Abaqus, and optimization was conducted using ISIGHT. As a result, the safety of composite pressure vessels in the falling environment was verified.

• Composites Research
• /
• 제14권3호
• /
• pp.10-17
• /
• 2001

복합재료 압력용기를 개발하기 위하여 설계, 제작, 시험을 연계한 연구가 수행되었다. 섬유의 와인딩 패턴 및 각도는 CADFIL 코드를 활용하여 결정하였고, 그 각도는 [$liner/15^{\circ}/15^{\circ}/90^{\circ}/18^{\circ}/90^{\circ}/21^{\circ}/21^{\circ}/90^{\circ}$] 이었다. 압력용기의 제작은 5축 필라멘트 와인딩기를 활용하여 이루어졌다. 제조 공정 중에 광섬유 센서를 매립하여 내부 압력이 가해질 때 각 지점에서 스트레인을 측정하였다. 광섬유가 실험적으로 사용된 반면에 일반적으로 적용하는 스트레인 게이지를 부착하여 안정적인 시험결과를 확보하였다. 가압 시험결과는 유한요소 해석 결과와 비교하였고 그 결과는 유사한 일치를 보여주었다. 이 과정을 통하여 개구부 한개를 지닌 복합재료 압력용기의 설계, 제작 및 시험평가가 성공적으로 이루어져 제조기술의 확보가 가능하였다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제21권2호
• /
• pp.32-40
• /
• 2017

탄소섬유/에폭시 복합재의 기공함유율을 정량적으로 평가하기 위한 절차를 제시하였다. 고려한 복합재는 두 종류이며 오토클레이브 공법과 필라멘트와인딩 공법에 의해 제작하였다. 탄소섬유/에폭시 복합재의 기공함유율은 공기 중에서와 물 속에서의 무게에서 구한 복합재의 밀도와 구성재의 밀도, 그리고 산처리법과 고온연소법을 적용하여 구한 무게함유율과 부피함유율을 이용하여 평가하였다. 또한 FE-SEM을 통해 탄소섬유 표면을 관찰하여 복합재 내의 수지 제거 여부도 조사하였다. 연구결과에 따르면 복합재 내의 수지는 산처리법이나 고온연소법을 적용하면 충분히 제거할 수 있으며 구성재의 무게함유율과 부피함유율 그리고 복합재의 기공함유율은 본 연구에서 제시된 절차를 적용하면 정량적으로 평가할 수 있다.