• 한국항공우주학회지
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• 제39권1호
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• pp.1-8
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• 2011

이차원 구조물의 열응력 및 기계적 삭마 과정 해석을 위하여 영역/경계 분할법에 근거한 유한요소법을 적용하여 열구조 연계 정식화를 수행하였다. 삭마 재료 거동의 온도 의존성과 열분해 반응으로 인한 재료 비선형성 및 열복사와 같은 비선형 경계 조건을 일부 부영역과 공유면에 한정할 수 있다. 문제를 단순화하기 위해 열화학적 삭마 효과는 고려하지 않았으며, 기계적 삭마에 따른 표면 후퇴 판정 기준으로 열응력 해석을 통한 최대 면내 전단 응력을 선택하였다. 간단한 수치 실험을 수행하여 제안된 기법의 신뢰성에 대한 분석과 기계적 삭마 과정의 기본적인 경향을 파악하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권8호
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• pp.597-604
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• 2013

본 논문에서는 열분해 및 삭마 환경의 복합재 구조물에 대한 열기계적 연계 해석을 수행하였다. 열분해 과정의 재료 밀도 감소, 기공 가스 확산, 흡열 반응 에너지와 삭마 과정에서의 표면 침식 효과 등을 고려하였다. 상용 유한요소 코드에 교차 연계 알고리듬을 적용하여 완전 연계된 열 해석 및 구조 해석 인터페이스를 구성하였다. 수치 실험을 통해서 탄소/페놀릭 복합재료의 기본적인 열분해 및 삭마 특성을 분석하였다. 특히, 화학적 및 기계적 삭마에 영향을 미치는 주요 인자에 따른 표면 침식량 등을 비교하였다. 또한, 열분해 과정의 수축 또는 팽창 변형도가 재료의 열기계적 거동에 미치는 영향도 검토하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권12호
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• pp.1627-1633
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• 2011

사출금형은 일반적으로 다수개의 부품을 조립하여 제작되며, 특히 성형부(Core/Cavity)가 금형 형판 내부에 조립되는 구조를 갖는다. 이러한 구조로 인해 금형 조립부 경계면에서는 열접촉 저항이 발생하여 금형 내부의 열전달 특성에 영향을 미치게 된다. 최근 금형의 열접촉 저항이 성형부의 온도분포에 미치는 영향을 수치적으로 예측하기 위한 선행연구가 수행되었으며, 본 연구에서는 이에 기반하여 열-유동 연계해석을 적용함으로써 금형 내부의 열접촉 저항이 사출성형시 유동특성에 미치는 영향을 분석 하였다. 상기 해석결과와 실험결과와의 비교분석을 통해 금형의 열접촉 저항을 고려한 열-유동 연계해석이 기존의 해석방법과 비교할 때 사출성형 유동특성을 보다 향상된 신뢰성으로 예측할 수 있음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권9호
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• pp.805-813
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• 2015

본 논문은 한국항공우주연구원에서 개발 중인 위성종합설계 소프트웨어의 부분들 중 열 해석 및 구조해석 격자 사이의 온도 해석 결과를 변환하는 알고리즘에 대한 전반적인 연구 내용을 기술한다. 일반적으로 인공위성은 궤도상의 다양한 우주환경에 따라서 온도가 시간에 따라 변하며 이에 따른 열변형을 고려한 구조적 안정성을 설계 단계에서 고려해야 한다. 본문에는 유한요소 열-구조 연계해석을 위한 이종 격자 간 온도 정보를 보간하는 방법을 제시하였으며 이 방법을 통해 온도 변환이 잘 수행됨을 확인할 수 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권6호
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• pp.414-421
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• 2019

본 논문에서는 재진입 환경에 노출된 탄소/페놀릭 복합재 구조물에 대한 열기계적 연계 해석을 수행하였다. 열기계적 연계를 위한 해석 인터페이스를 상용 소프트웨어를 이용하여 구축하였다. 열분해 및 삭마에 따른 물리적 거동 변화를 모사하기 위해 온도장과 변위장의 주요 지배방정식을 고려하였다. 구축한 해석 인터페이스를 이용하여 탄소/페놀릭 복합재 구조물에 대한 열기계적 연계해석을 수행하였으며 이를 아크 가열 풍동을 이용한 삭마 실험 결과와 비교하였다. 또한 탄소/페놀릭 복합재를 적용한 재진입 캡슐에 대한 열기계적 연계 해석을 수행하였다. 이를 통해 탄소/페놀릭 복합재의 삭마 특성 및 열 보호 효과와 구축한 해석 인터페이스의 활용성을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권11호
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• pp.892-901
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• 2018

본 연구에서는 극초음속 비행체의 공력/열/탄성학적 거동을 반영할 수 있는 효율적인 공력 열하중 요소를 개발하였다. 빈번하게 설계 변경이 이루어지는 초기 설계 단계에서 효율적으로 사용될 수 있도록 준 해석적인 관계식을 적용하여 공력 하중과 열 하중을 구조 변형의 함수로 기술하고, 이를 기반으로 공력 열하중 요소를 정식화하였다. 정식화된 요소는 상용 프로그램의 사용자 서브루틴 형태로 구현하였으며, 이를 이용하여 극초음속 비행체 조종면의 공력/열/탄성학적 유한요소 연계해석을 수행하고 그 유용성을 확인하였다.

• 전산구조공학
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• 제8권1호
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• pp.173-186
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• 1995

2가지 이상의 재질로 결합된 구조물이 온도 변화를 받으면 열응력이 발생한다. 이러한 응력은 재질간의 열팽창계수가 서로 상이하여 생긴다. 본 논문에서는 균일한 온도변화를 받는 복합 재료로 이루어진 축대칭 원판(disk)에 대한 응력상태를 구하는 공식을 유도하였다. 먼저, 재료역학원리를 이용하여 근사해를 구한 후, Eigenfunction series를 전개하여 탄성학적인 정확해(Exact Solution)를 구하였다. 또한 정확해는 유한요소법으로 구한 해와 비교하였다. 상기 근사해로는 연계면에서의 응력분포를 예측하는 데 어려움이 있었으나, 정확해는 유한요소법으로 구한 결과와 대체로 일치하고 있어 응력분포를 충분히 예측할 수 있었다. 따라서, 본 논문에서 구한 정확해(Exact Solution) 공식은 복합재료로 구성된 구조물의 연계면에서의 응력분포를 결정하는 데 유용하다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권10호
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• pp.695-704
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• 2019

극초음속 비행체의 경우 고속으로 이동하는 유체와 구조물 표면사이의 마찰에 의해 공력 가열현상이 발생하며, 이로 인해 구조물의 강성이 저하되고 열 변형이 발생하게 된다. 이러한 물리적인 현상들은 비행체의 열공탄성학적인 불안정성을 초래할 수 있으며, 이와 더불어 구조물의 열적 안전성 감소시킬 수 있다. 이에 본 연구에서는 비행고도/비행시간/마하수를 변화시켜가며 공력열탄성학적 연계해석을 수행하고, 해석된 결과를 이용하여 구조물의 열적 안전성과 동적 안정성에 대해 고찰을 하였다. 구조물의 동적 안전성을 판별하기 위해 계산된 변위와 자동회귀이동평균 기법을 이용하였으며, 내열 안전성은 계산된 온도와 구조물의 녹는점을 비교를 통해 판별을 하였다. 이를 통해 극초음속 비행체의 구조 건전성을 확보하기 위한 설계 방향을 제시하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권2호
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• pp.157-166
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• 2014

경수로 핵연료가 원자로내에서 연소되는 동안 핵연료 펠릿에서부터 피복관까지 온도해석은 핵연료 안전 해석에 있어 중요한 요소이며, 경수로 핵연료 온도 해석을 하기 위해서는 간극 모델 개발이 필수적이다. 간극 열전도도는 특성상 간극 두께값에 의존적이게 되며 이러한 특성으로 인해 다차원 간극 열전도도 모델이 비선형적 거동을 보인다. 본 연구에서는 선형화된 다차원 간극 열전도도 모델 개발을 위해 가상 연결 간극 요소를 제안하였다. 제안된 간극 연결 요소에 간극 열전도도를 적용하기 위해 등가 열전달 계수를 정의하였다. 제안된 모듈을 평가하기 위해 상용코드 ANSYS APDL 을 이용하여 열-구조 연계 해석 모듈을 구현하였으며, 다양한 예제를 통해 정확성과 수렴성을 평가하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권1호
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• pp.65-72
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• 2014

터보펌프 터빈로터의 열구조적 적합성 검증을 위한 터빈로터-파이로시동기 연계시험을 수행하였다. 새로운 추진제를 적용한 파이로시동기와 열응력 경감 설계 및 터빈 동익 표면 건전성 향상을 위한 후 가공 공정이 적용된 터빈로터시편이 시험에 사용되었다. 시험은 75톤급 엔진시동을 위한 파이로 시동기의 연소가스를 터보펌프 터빈로터와 동일한 형상의 시편에 분사하는 방식으로 이루어졌다. 터빈에 가해지는 열 부하는 운용 설계점에서 극한 조건까지 세 종류로 구분하여 시험을 진행하였으며 모든 시험에서 터빈로터의 손상은 발견되지 않았다.