본 논문에서는 항공기용 스트링거(Stringer)로 사용하기 위한 브레이드 복합재료(Braided composites)의 물성에 대해 연구하였다. 브레이드 프리폼(braid preform)을 $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$로 제작하기 위해 드럼 와인더 속도, 브레이드 속도, 멘드럴 직경과 같은 공정변수들을 정량화시켰고, 에폭시 수지 종류를 TGDDM, YD-128로 브레이드 프리폼에 다르게 적용하여 각도에 따른 브레이드 복합재료의 인장강도, 굽힘강도를 섬유부피분율에 따라 규명하였으며, TGA 분석으로 열적 특성과 에폭시 수지의 분해 온도를 조사하였다. 그 결과 브레이드 프리폼의 각도가 낮을수록 인장강도와 굽힘강도가 향상됨을 확인하였고, 분자량이 높은 에폭시 수지를 사용할 때 물리적 성질이 향상되었다.
The analytical solutions for the free vibration and buckling of cross-ply laminated composite cylindrical shell with axial stiffeners(stringers) and circumferential stiffeners(rings), that is, orthogonally stiffened shells, are presented using the energy method. The stiffeners are assumed to be an integral part of the shell and have been directly included in analysis(it's called discrete stiffener theory). The effect of the parameters such as the stacking sequences, the shell thickness, the shell length-to-radius ratio are studied. By comparison with the previously published analytical results for the stiffened cylindrical shells, it is shown that natural frequencies can be determined with adequate accuracy.
This paper is on the development of a system for removing membranes which is designed exclusively for aircraft components. Membrane removal solution is a most critical issue in aerospace industries since a method of manufacturing the components tends to be changed from fabrication of many parts to cutting into one body. The cutting method inevitably produces a huge amount of chips and then membranes remain in the body. The membrane removal process, as a result, becomes an important issue since it is directly related to productivity. We tried to develop a new machine which will replace the conventional method that uses a handy tool. The machine has been designed for a cutting tool set to follow the unique shape of the slot in the body by a cam follower and cut the membrane automatically. The design has been checked by structural analysis: stress and vibration analysis. A prototype test has been finished. This paper summarizes a series of development process of the deburring machine and some design issues are discussed.
The analytical solutions for the free vibration of cross-ply laminated composite cyllindrical shell with axial stiffeners(stringers) are presented usint the energy method. The stiffeners are taken to be smeared over the surface of shell with the smeared stffener theory. The effect of the parameters such as the stacking sequences, the shell thichness, the shell radius-to stringer depth ratio, the stringer depth-to width ratio, the shell length-to radius ratio are studied. By comparison with the previously published experimental results and the analytical results for the stiffened isotropic cylindrical shell and the unstiffened orthotropic composite laminated cylindrical shell, it is shown that natural frequencies can be determined with adequate accuracy.
The analytical solutions for the free vibration and buckling of cross -ply laminated composite cylindrical shell with the orthogonal stiffeners, i. e., axial stiffeners(stringers) and circumferential stiffeners(rings), are presented using the energy method. The stiffeners are assumed to be an integral part of the shell and have been directly included in analysis(it's called discrete stiffener theory). The effect of the parameters such as the stacking sequences, the shell thickness, the shell length-to-radius ratio are studied. By comparison with the previously published analytical results for the stiffened cylindrical shells, it is shown that natural frequencies can be determined with adequate accuracy.
E/R bulkhead is watertight bulkhead between engine room and cargo hold. So, it must have sufficient strength about cargo load of aft hold. Especially, partial stringer deck between tank top and $2^{nd}$ deck of engine room must have sufficient strength because it has function of primary supporting member. Generally, cargo hold structure is verified through the direct calculation as finite element analysis of cargo hold, but engine room structure doesn't perform it. Therefore, we have performed finite element analysis of engine room stringer deck which considered cargo hold load. And then, it will be able to apply similar ship design.
In author's previous paper, a finite element algorithm was presented to calculate the buckling and crippling stresses of composite laminated stringers. In this study, for the validation of the finite element analysis, Z-section composite stringers of different lengths and flange-widths were tested in axial compression. The stacking sequence of graphite/epoxy is [$\pm$45/0/90]s. Strain gages were attached to each specimen to get the strain response. Deflection and end-shortening were obtained by a displacement transducer. The buckling and crippling loads are determined from the strain response, load vs. end-shortening curves, and load vs. out-of-plane deflection curves. Comparison between finite element and experimental results shows good agreement in the buckling, local buckling, and crippling stresses.
일반적으로 LPG 운반선의 화물창은 국제해사기구(IMO)에서 정의한 독립형 탱크 Type A에 해당하며, 탱크의 외부는 폴리우레탄 폼으로 단열하고, 탱크는 영하 50도에서도 견딜 수 있는 값비싼 저온 강으로 제작된다. 따라서, 화물창 재료의 절감은 많은 비용의 절감으로 직결된다. 화물창은 외판, 격벽, 보강재, 웨브 프레임 및 스트링거로 구성된다. 그 중에서 외판, 격벽과 보강재는 구조해석 없이 선급 규정에 의해 설계될 수 있어 용이하게 최적 설계를 통해 설계된다. 하지만, 웨브 프레임과 스트링거는 구조해석을 통해 설계하고 선급승인을 받아야 하므로, 수없이 많은 구조해석을 포함하는 최적 설계는 사실상 수행하지 못하고, 수 십 번의 구조해석을 통해 설계치수를 결정하는 적정설계만을 수행하는 실정이다. 본 연구에서는 유한요소해석을 위해 2번 화물창을 대표 화물창으로 선정하여 8개의 하중조건을 적용하였고, 각 하중조건에 대한 선박 전체의 변형을 고려하였다. 또한, 탐색시간이 효과적인 미분 기반 최적화 기법을 통해 82,000 ㎥ LNG 운반선의 웨브 프레임을 대상으로 최소중량설계를 수행하였다. 본 연구를 통해 총 48개의 설계변수 치수를 결정하였고, 척 당 약 108 톤의 강재를 절감하였다.
KSLV-1 1단 후방동체 상부 조합체 상세설계를 수행하였다. 동체 사이징 프로그램으로 기본적인 형상을 결정했다. 체결류 기본설계를 통하여 스킨-프레임, 스트링거-프레임의 체결류 선정하였다. 유한요소 프로그램을 통한 프레임 구조해석 및 인터페이스 확인을 통하여 프레임을 설계하였다. 또한 유한요소 프로그램으로 컷 아웃을 고려한 부분을 해석을 수행하여 구조 안전성을 확인하였다. 전단체결류 설계를 위하여 최대 전단하중에 대한 최대전단응력을 유한요소 방법으로 구하였다. 이러한 동체해석 사이징과 유한요소 및 체결류 선정 프로그램을 사용하여 후방동체 상부조합체의 상세설계를 수행하였다.
파랑충격하중에 의한 선수 구조부의 손상은 주로 충격압력역적과 파랑충격하중이 가한 면적에 의하여 크게 영향을 받는다. 본 연구에서는 세 번째 단계로서 LS/DYNA3D를 이용하여 파랑충격하중에 대한 DWT 300,000급 VLCC의 선수 구조부의 동적 구조해석을 수행하여 검증을 하고자 한다. 극치 6.5MPa, 후부높이 1.0MPa, 지속시간 5.0msec인 파랑충격압력 곡선을 강성이 작은 보강재로 보강된 선수 구조부에는 면적 $1.5s{\times}1.5s$, 대체로 강성이 큰 스트링거 등의 부재로 보강된 경우는 면적 $2.5s{\times}2.5s$에 가한다. 이상의 동적 구조해석을 통하여 넓은 간격의 보강재가 부착된 선수 구조부에는 외판과 보강재에 큰 손상변형이 발생한 것 이외는 고려 중인 유조선의 선수 구조부는 본 연구의 파랑충격하중에 대하여 충분한 강도를 지닌다고 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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