• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제26권5호
• /
• pp.343-349
• /
• 2013

항공기 연료셀은 추락 상황에서 승무원의 생존성과 직결되는 중요 구성품으로 회전익 항공기에 적용되고 있는 내충격성 연료셀은 추락시 승무원의 생존성 향상에 큰 역할을 하고 있다. 미육군은 항공기가 처할수 있는 다양한 상황에서 연료셀이 제 기능을 발휘할 수 있도록 1960년대 초부터 MIL-DTL-27422 이라는 연료셀 개발규격을 제정하여 현재까지 적용해 오고 있다. 해당 개발규격에 규정된 시험 중에서 충돌충격시험은 연료셀의 내충격 성능을 검증하는 시험으로써, 해당 시험을 통과하는 연료셀은 생존가능 충돌환경에서 화재가 발생하지 않아 승무원의 생존성이 대폭 향상될 수 있음을 의미한다. 그러나 충돌충격시험은 작용하는 하중 수준이 너무 높기 때문에 실패 위험성이 가장 큰 시험이기도 하다. 연료셀이 해당 시험을 통과하지 못하는 경우에는 재시험을 위한 비용과 준비기간이 상당히 소요되어 항공기 개발일정에 심각한 지장을 초래할 가능성도 높다. 따라서, 연료셀 설계 초기부터 내충격성능 만족여부에 대한 예측을 위해 충돌충격시험의 수치해석을 통한 실물시험에서의 실패 가능성을 최소화해야 한다는 필요성이 제기되어 왔다. 본 연구에서는 충돌모사 프로그램인 LS-DYNA에서 지원하는 유체-구조 연성해석 방법인 SPH 방법을 사용하여 연료셀 충돌충격시험 수치 모사를 수행하였다. 수치해석 조건으로 MIL-DTL-27422에서 요구하는 시험조건을 고려하였고, 실물 연료셀의 시편시험을 통해 확보한 물성데이타를 해석에 반영하였다. 그 결과로 연료셀 자체의 응력수준을 평가하고 취약부위에 대한 고찰을 수행하였다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제45권1호
• /
• pp.1-9
• /
• 2008

The free-surface motions interacting with structures are investigated numerically using the Moving Particle Semi-implicit (MPS) method proposed by Koshizuka et al. (1996) for solving incompressible flow. In the method, Lagrangian moving particles are used instead of Eulerian approach using grid system. Therefore the terms of time derivatives in Navier-Stokes equation can be directly calculated without any numerical diffusion or instabilities due to the fully Lagrangian treatment of fluid particles and topological failure never occur. The MPS method is applied to the numerical study on the fluid impact loads for wet-drop tests in a LNG tank, and the results are compared with experimental ones.

• Composites Research
• /
• 제21권2호
• /
• pp.15-24
• /
• 2008

본 연구에서는 Kevlar 직물에 전단농화 특성을 갖는 나노 실리카 입자를 함침시켜 저속충격 특성 및 마찰특성 실험을 수행하였다. 나노입자의 크기에 따른 영향력을 평가하기 위해 100nm, 300nm, 500nm 직경크기의 구형 실리카 입자를 충진한 전단농화유체를 제작하였으며 유변물성 시험을 통해 전단담화 현상 및 급격히 점성이 증가하는 전단농화현상을 확인하였다. 전단농화유체를 Kevlar 직물에 함침시켜 저속 낙하 충격시험을 수행한 결과 나노입자 처리를 한 Kevlar 직물에서 우수한 충격흡수 특성을 보였으며 특히 함침된 나노입자의 크기가 작을수록 충격흡수양이 증가하였고 변형의 양도 가장 적게 나타났다. Kevlar 직물 내에서의 얀의 Pull-out 실험과 직물간 마찰력 실험을 통해 나노입자의 크기가 작을수록 전단농화 현상으로 인한 마찰력의 증가가 더욱 크게 나타남을 확인하였다. 이러한 마찰력의 증가가 얀의 Pull-out 에너지를 증가시키게 되어 주요 충격흡수 메커니즘으로 작용하게 되는 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제18권3호
• /
• pp.724-729
• /
• 2017

회전익항공기용 연료탱크의 중요한 성능 중의 하나인 내충격성능은 충돌충격시험을 통해 검증된다. 충돌충격시험은 작용하는 하중이 매우 높기 때문에 실패 위험이 큰 시험인데, 만약, 연료탱크가 내충격 요구조건을 불만족하게 되면 항공기 전체 개발 일정에 심각한 차질을 줄 수 있다. 따라서, 초기 설계단계부터 연료탱크 충돌충격시험에 대한 수치해석을 수행하여 실물시험에서의 실패 가능성을 최소화 하려는 노력이 수행되어 왔다. 최근, 국내개발 회전익항공기의 항속거리를 증가시키기 위한 목적으로 외부 보조연료탱크 개발이 진행되고 있다. 본 연구에서는 해당 외부 보조연료탱크의 내충격 성능의 검토를 위해 현재까지 진행되어 온 충돌충격시험에 대한 수치해석 결과를 제시하였다. 수치해석 방법으로는 유체-구조 연성해석 방법인 입자법을 적용하였고, 미군사규격에서 규정하고 있는 시험조건을 해석조건으로 반영하였다. 또한, 실물 연료탱크 소재의 시편시험을 통해 기 확보된 바 있는 물성데이타를 수치해석에 적용하였다. 그 결과로 연료탱크 외피 및 피팅 부위의 등가응력을 계산하고 내부 장착품의 거동과 작용 하중을 분석함으로써 외부 보조연료탱크의 내충격성 설계를 위한 데이터 확보 가능성을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제45권3호
• /
• pp.233-240
• /
• 2017

본 연구에서는 전산유체역학의 특징에 대한 이해를 위해 천음속 날개-동체 주위의 유동장을 In-house 전산유체 코드로 해석하여 시험 결과와 비교하였다. 날개는 RAE 101 익형 단면을 가진 RAE Wing 'A'이며 동체는 축대칭 형상이다. In-house 코드는 비정렬 격자 기반의 압축성 Euler/Navier-Stokes 해석 코드이다. 격자에 대한 의존도, 난류 모형, 공간차분 기법, 점성/비점성의 영향을 시험 결과와 비교하여 살펴보았다. 난류 모형은 $k-{\omega}$ 모형, Spalart-Allmaras 모형, $k-{\omega}$ SST을 적용하였고, 공간차분 기법은 Jameson의 인공 점성를 도입한 중앙 차분 기법과 Roe의 풍상 차분 기법을 적용하였다. 대체적으로 시험 결과를 잘 예측하였으나, 압력분포 및 충격파의 위치가 난류 모형 및 공간 차분 기법에 따라 조금씩 다르게 예측되었으며, 정확한 충격파 위치를 예측하기 위해서는 난류 점성 효과가 고려되어야 함을 알 수 있다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제37권8호
• /
• pp.886-892
• /
• 2013

고압호스 조립체는 건설기계, 선박, 항공기, 산업기계, 공작기계 및 자동차 등의 각종 유압장치에 널리 유압배관으로 사용된다. 이는 유연성이 필요한 부분에 유체동력($P^*Q$)으로 전달해야 함으로서, 고장이 발생할 경우는 유압시스템 전체가 작동이 불가능함으로서 신뢰성이 매우 중요한 부품이다. 가속 수명 시험 데이터는 와이블분포 분석을 통해서 형상 모수를 추종 하였다. 본 시험연구에서는 실제 가속수명시험 조건의 충격압력과 반복 굽힘을 변화시켜 시험시간을 감소시켰다. 가속수명시험 모형은 GLL(generalized linear)모형을 사용하였으며, 충격압력과 반복 굽힘에 대한 가속지수는 각각 6.64와 4.46으로 확인되었다. 또한 시험 결과에 대한 분석결과 형상모수(${\beta}$)는 6.19이며, 실제 사용조건인 35 MPa과 굽힘 반경 R100 mm를 적용하였을 경우 척도모수(${\eta}$)는 $1.035{\times}108$사이클로 확인되었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권12호
• /
• pp.918-923
• /
• 2018

항공기용 연료탱크는 평상시에는 연료저장 등의 단순한 기능을 한다. 그러나, 항공기 추락과 같은 긴급 상황에서는 연료탱크 구조건전성은 승무원의 생존과 직결되므로, 관련 성능의 보유 여부를 충돌충격시험을 통해 입증하도록 규정되어 있다. 충돌충격시험은 높은 충격하중으로 실패 위험이 높기 때문에 설계 초기 실물시험에서의 시행착오 가능성을 최소화하기 위한 노력이 진행되어 왔다. 실제 시험 전에 수행하는 수치해석도 그러한 노력의 일환이다. 하지만, 수치해석 결과가 설계에 반영되기 위해서는 수치해석의 신뢰성 확보가 필요하다. 본 연구에서는 회전익항공기 연료탱크의 충돌충격시험 수치해석의 신뢰성 확보를 위해 수치해석 결과와 시험 데이타 간의 비교를 수행하였다. 수치해석은 충돌전용 소프트웨어인 LS-DYNA을 사용하였고, 해석방법은 유체-구조연성해석 방법 중 ALE(arbitary lagrangian eulerian) 방법을 적용하였다. 시험데이터 확보를 위해 연료탱크 금속 피팅부에 변형률게이지를 설치하고 데이터 획득장비와 연동시켰다. 수치해석 결과로써 연료탱크 피팅부의 변형률과 응력을 계산하였다. 그리고, 실물 연료탱크로 수행한 충돌충격시험을 통하여 확보한 상부피팅의 변형률 측정값과 수치해석으로 계산된 변형률과의 오차를 평가함으로써 수치해석의 신뢰성을 제고하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제25권1호
• /
• pp.1-10
• /
• 2013

이 연구에서는 대형 항만시설물인 방파제 케이슨에 대한 진동특성 분석을 위한 충격진동시험 적용 결과를 분석하고, 그 결과를 유체-구조물-지반 상호작용을 고려한 수치해석 결과와 비교하여 수치해석 모델의 적용 가능성을 검토하였다. 천단고를 높이기 이전의 오륙도 방파제에 대한 실험결과와 최근 천단고를 높인 이후의 방파제에 대한 실험결과와 비교하여 천단고를 높임으로써 고유주파수가 1.7-4.3% 감소되었음을 알 수 있었고, 수치해석 결과에서도 고유주파수가 감소되는 것으로 분석되어 진동시험 및 수치해석의 합리성을 검증할 수 있었다.

• Composites Research
• /
• 제20권3호
• /
• pp.17-24
• /
• 2007

본 연구는 순수 Kevlar 직물과 실리카 입자를 포함하는 전단농화유체가 함유된 Kevlar 액체방탄재(STF-Kevlar)에 대한 방탄충격에 의한 파단모드 연구이다. Cal.22 파편탄과 9mm FMJ 볼탄에 의한 방탄시험에 의하여 이 두 재료는 거시적 측면에서 다른 파단모드를 보여주었다. 순수 Kevlar 직물에서는 얀의 뽑힘(Pull-out)이, 그리고 STF-Kevlar 액체방탄재에서는 얀의 파단이 충격에너지를 흡수하는 주 기구로 나타났다. 전자주사현미경에 의한 미시적 관찰에서 Kevlar 섬유 표면의 벗겨짐, 섬유가 여러 가닥으로 갈라지는 스프리트, 그리고 섬유의 절단, 이 세가지 파단 모드가 손상 정도의 차이는 있지만 공통적으로 두 재료에서 관찰되었다. STF-Kevlar에서, 얀 섬유의 파단은 첫째는 실리카 입자로 덮여있는 얀-얀, 직물-직물 사이의 마찰력과, 둘째는 충격시 전단농화 현상의 발생으로 얀의 이동이 강력하게 억제되기 때문인 것으로 보인다.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제26권2호
• /
• pp.197-204
• /
• 1994

원자로운전정지시 사용되는 제어봉집합체는 제어봉구동장치에서 분리되어 핵연료집합체의 안내관으로 자유낙하한다. 이 제어봉집합체의 주요변수로는 낙하시간과 충격속도가 있는데, 낙하시간은 원자로 안전정지와 관계가 있으며, 충격속도는 핵연료집합체의 건전성과 관계가 있다. 따라서, 제어봉 낙하시간과 충격속도의 적절한 결정은 제어봉집합체와 핵연료집합체의 설계에 매우 중요하다. 제어봉집합체는 낙하도중 유체저항이나 마찰력 및 부력과 같은 여러 힘들에 의해 낙하시간이 감소하게 되는데, 이러한 여러가지 힘의 복잡한 결합으로 인해 낙하시간과 충격속도를 해석적으로 유추하는 것은 매우 어렵다. 본 논문에서는 국산핵연료집합체에 적용되는 해석적인 방정식을 포함하고 있는 프로그램을 개발하였고, 이 프로그램을 단일제어봉 낙하시험과 비교하였다. 비교결과 시험 및 해석결과가 잘일치하고 있음으로써 개발된 프로그램의 검증을 확인할 수 있었고, 따라서 이 프로그램이 제어봉및 안내관의 설계변경시 매우 유용하게 사용할 수 있게 되었다.