• Title/Summary/Keyword: Hoop Stress

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단일 및 복합실린더에서 자긴가공 해석에 관한 연구 (A Study on the Autofrettage Analysis in Single and Compound Cylinders)

  • 심우성;김재훈;이영신;차기업;홍석균
    • 한국추진공학회지
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    • 제12권4호
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    • pp.7-15
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    • 2008
  • 항공기 제작 시 중요한 요소는 항공기 구조의 안전성과 경량화라 할 수 있다. 자긴가공 공정을 통하여 고압의 항공기 부품을 신뢰성 증대와 함께 재료의 경량화도 같이 얻을 수 있다. 이 방법은 주로 단일 실린더에 적용되었다. 그러나 바우싱거 효과에 의하여 자긴가공의 유용함이 줄어든다. 바우싱거 효과를 줄이기 위한 억지 끼워맞춤과 자긴가공을 이용한 복합실린더에 대한 관심이 증대하고 있다. 본 연구에서 동일한 치수를 가진 단일 및 복합실린더를 고려하였다. 복합실린더에서 억지 끼워맞춤에 의하여 경계면에서 낮은 압축 잔류응력이 유도되며, 내경에서 보다 낮은 소성 변형률이 유도된다. 이는 바우싱거 효과를 줄여, 내경에서 더욱 유용한 잔류응력을 얻을 수 있음을 의미한다.

Type 2 고압용기 권선용 금속선재에 관한 연구 (A Study on the Metal Wire for Hoop Wrapping of Type 2 High Pressure Tank)

  • 한진목;최수광;이성희;조경철;황철민;정영관
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제30권4호
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    • pp.338-346
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    • 2019
  • During last years, hydrogen refueling infrastructure test and devices research for hydrogen station presented a significant growth consisting of the commercialization of fuel cell electric vehicles (FCEVs). However, we still have many challenges for making commercial hydrogen stations such as increased safety and cost reduction. This study demonstrates the low cost hydrogen storage tank (type 2) and effective winding method for high pressure hydrogen storage. We use numerical analysis to verify stress changes inside the wire according to the winding condition. Also liner size, winding wire size and wire tension were studied for the safety and cost down. Results show that the stress of winding wire decreased with increased winding angle and increased the liner diameter. On the other hand, the stress of winding wire increased according to the increased wire thickness and tension.

고강도 알루미늄 7175 합금 링롤재의 급냉 및 응력제거처리후 잔류응력 유한요소해석 및 측정 (Analysis and Measurement of Residual Stress of Al 7175 Ring Rolls after Quenching and stress Relieving)

  • 박성한;구송회;이방업;은일상
    • 한국추진공학회지
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    • 제1권1호
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    • pp.104-110
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    • 1997
  • 고강도 알루미늄 합금 링롤재의 급냉, 링 팽창(expansion) 및 링 압축(compression) 응력제거처리 후 잔류응력을 예측하기 위하여 2차원 축대칭 열해석 및 탄소성 해석을 수행하였다. 급냉 및 응력제거처리 후 2단 과시효 처리(T73)된 링롤재에 대하여 3단계 절단법(Three step sectioning method)을 적용하여 링롤재의 두께에 따른 잔류응력 분포를 측정하였으며, 측정결과를 급냉 및 응력제거처리후 잔류응력 해석결과와 비교분석하였다. 링의 급냉후 원주 및 축방향의 잔류응력 해석값은 T73후 측정값과 비슷한 경향을 보였으며, 링의 내면과 외면에서 압축응력을 나타내었고 중심에서 인장응력을 나타내었다. 잔류응력은 링 팽창(T7351) 및 링 압축(T7352) 적용후 T73에 비해 현저히 감소하였으며, 축방향의 제거 효과가 원주방향보다 우수하게 나타났다. 또한 링 압축에 의한 제거효과가 링 팽창보다 크게 나타났다. 링롤재의 응력제거처리는 제거 효과 및 실용성 측면에서 링 압축 공정이 유리하며, 치수제어 및 장비용량 측면에서 링 팽창 공정이 유리하다는 결론을 얻었다.

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Effect of FRP composites on buckling capacity of anchored steel tanks

  • Al-Kashif, M.A.;Ramadan, H.;Rashed, A.;Haroun, M.A.
    • Steel and Composite Structures
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    • 제10권4호
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    • pp.361-371
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    • 2010
  • Enhancement in the seismic buckling capacity of steel tanks caused by the addition of fiber reinforced polymers (FRP) retrofit layers attached to the outer walls of the steel tank is investigated. Three-dimensional non-linear finite element modeling is utilized to perform such analysis considering non linear material properties and non-linear large deformation large strain analysis. FRP composites which possess high stiffness and high failure strength are used to reduce the steel hoop stress and consequently improve the tank capacity. A number of tanks with varying dimensions and shell thicknesses are examined using FRP composites added in symmetric layers attached to the outer surface of the steel shell. The FRP shows its effectiveness in carrying part of the hoop stresses along with the steel before steel yielding. Following steel yielding, the FRP restrains the outward bulging of the tank and continues to resist higher hoop stresses. The percentage improvement in the ultimate base moment capacity of the tank due to the addition of more FRP layers is shown to be as high as 60% for some tanks. The percentage of increase in the tank moment capacity is shown to be dependent on the ratio of the shell thickness to the tank radius (t/R). Finally a new methodology has been explained to calculate the location of Elephant foot buckling and consequently the best location of FRP application.

필라멘트 와인딩 복합재 압력용기의 섬유 방향 물성 평가 기법 (Test Method to Evaluate the Fiber Material Properties of Filament Wound Composite Pressure Vessel)

  • 황태경;박재범;김형근
    • Composites Research
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    • 제23권3호
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    • pp.37-42
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    • 2010
  • 섬유 방향 강성과 강도는 복합재 압력 용기의 성능과 밀접한 관계를 갖기 때문에, 압력 용기 구조 설계시에 다른 물성들보다 중요 설계 인자가 된다. 즉 복합재 압력 용기의 내압 변형 및 파열 압력은 섬유 물성에 의해 큰 영향을 받는다. 그러므로 정확한 섬유 방향 물성을 측정할 수 있는 기법을 확립하는 것이 복합재 압력 용기 설계 전에 우선되어야 한다. 그러나 복합재 압력용기의 섬유 방향 물성은 제작 공정 변수(와인딩 장비, 작업자, 작업환경 등)와 크기 효과에 의해 큰 영향을 받으므로 기존의 시편 시험 방법으로는 정확한 섬유 방향 물성 측정이 어렵다. 섬유 물성을 측정하는 가장 이상적인 시험 방법은 실물 압력용기 파괴시험이지만 많은 비용이 소요되어, 제품으로부터 다량의 링 시편을 채취, 내압 시험을 할 수 있는 Hoop ring 시험 방법이 제시되었다. Hoop ring 시험과 실물 압력용기의 수압 파괴 시험으로부터 구한 섬유 방향 물성들은 근접된 좋은 일치를 나타내었다.

DNC 가공품의 구조해석 (Structure Analysis of Manufactured Goods with DNC)

  • 이종선
    • 한국공작기계학회:학술대회논문집
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    • 한국공작기계학회 1998년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.19-25
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    • 1998
  • This paper discuss to structure analysis of manufactured goods with DNC. DNC procedure is using CAD, CAM software and CNC machining center. CAM software is purpose of G-code generation for CNC programming. For structure analysis used to result from FEM code and the object of analysis is thincylinder.

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Stress-strain response on the confined normal and high-strength concrete cylinders containing steel fiber under compression

  • Purwanto;Antonius;Lisa Fitriyana
    • Advances in concrete construction
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    • 제17권4호
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    • pp.233-243
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    • 2024
  • The behavior of confined steel fiber-reinforced concrete (including confinement models) with compressive strengths ranging from normal to high strength is still rarely studied. This paper presents the results of an investigation of fifteen confined concrete cylinders containing steel fiber. The design parameters evaluated in the experiment included concrete compressive strength (covers normal to high strength), volume fraction of steel fiber and hoop spacing. The main objective of this study was to evaluate the behavior of confined steel fiber concrete by reviewing several design parameters, such as concrete strength (normal to high strength). It is then developed to be an analytical stress-strain expression for confined steel fiber concrete. The experimental program was carried out by making cylindrical specimens with a diameter of 100 mm and a height of 200 mm. The cylindrical test object is compressed in a monotonic uniaxial loading. Experimental results have shown steel fiber in concrete has an important role in increasing the compressive strength and strain of cylindrical concrete without steel fiber. In addition, the value of strength enhancement of confined concrete (K) along with increasing fiber fraction volume; which applies to normal to high-strength concrete. The value of K also increases if the compressive strength of the concrete tends to decrease and the spacing of the hoops is closer. The comparison of stress-strain behavior between the confined steel fiber concrete proposed by other researchers and the experimental results in general significantly different in post-peak response. The statistical analysis indicates that the value of Coefficient of Variation for the confinement model by Campione is the closest compared to other existing confinement models in predicting the values of K and Toughness Index. Furthermore, the analytic stress-strain expression of confined steel fiber concrete was developed by adopting and modifying several equations from the present models. The proposed analytical expression is then verified with the experimental results. The results of the verification show that the stress-strain behavior of confined steel fiber concrete is relatively close.

수심과 퇴적 깊이 변화에 따른 해저배관의 하중지지능력 평가 (Load-Bearing Capacity of Subsea Pipeline with Variation of Sea Water Depth and Buried Depth)

  • 백종현;김영표;김우식
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제36권10호
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    • pp.1131-1137
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    • 2012
  • 해저배관은 부력과 외부 충격을 방지하기 위하여 1.2~4m의 매설 깊이로 설치되어 운영된다. 해저배관은 수압과 토하중에 의한 외압으로부터 소성붕괴에 대한 저항성을 가져야한다. 해저배관에 수압과 토하중으로 발생하는 원주응력을 유한요소해석으로 파악하여 배관의 건전성에 미치는 영향을 평가하였다. 내압은 외압에 의한 소성붕괴 저항성을 향상시켜 소성붕괴 발생 깊이를 증가시켰다 동일 수심에서는 매설 깊이 증가에 따라 원주응력은 증가하나, 동일 매설 깊이에서는 수심이 증가함에 따라 배관에서 발생하는 원주응력은 감소한다.

선형하중에 의한 직교이방성 매체의 반구계에서 동적 응답 특성 (Dynamic Responses on Semi-Infinite Space Due to Transient Line Source in Orthotropic Media)

    • 소음진동
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    • 제8권5호
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    • pp.974-980
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    • 1998
  • 본 논문은 직교이방성 탄성계에서 내부 선형하중에 의한 탄성파의 거동을 고찰하였다. 첫째로, 내부 발진원에 대한 탄성과 거동식을 무한계와 반구계에서의 직교이방성 매체에서 유도하였고, 둘째로 Cargniard-DeHoop을 이용하여 순간선형하중에 대한 무한계와 반구계에서의 탄성과 거동식을 유도하였다. 반구계에서 탄성파에 대한 거동식은 무한계에서 유도한 결과와 반구의 표면에서 분산되는 반사파의 합으로 표현되고, 경계영역에서 경계조건을 만족하였다. 여러 가지 이방성 매체에 대한 수치해석 결과를 제시하였고, 이방성 매체의 특성인 bulk wave의 Lacunae 및 표면파의 영향을 고찰할 수 있었다. 본 논문의 결과는 지진연구, 복합소재 특성 연구, 지능형소재 특성연구 등에 응용될 것이다.

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