• Composites Research
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• 제21권6호
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• pp.23-30
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• 2008

본 논문에서는 자연 노화가 필라멘트 와인딩으로 제작된 압력용기의 강도 분포와 구조 사용 수명에 미치는 영향을 연구하였다. 자연 노화에 따라 변화되는 섬유 방향 파괴 변형률을 설계 확률 변수로 하는 확률 강도 해석을 수행하였다. 이때 확률강도 해석은 정확한 파열 압력을 예측하기 위해 연속 파손 모드가 고려되었고, 비선형 한계식의 해를 구하기 위해 FORM방법이 이용되었다. 해석을 통해 노화 시간별 파괴 확률 분포 선도를 구하였다. 복합재 구조물의 특성상 재료 물성 및 제작 공정 변수 영향으로 제품의 성능 변동성이 비교적 크게 나타났고, 노화로 인한 압력용기의 파열 압력 저하 현상은 대부분 10년 이내에서 발생하였다. 임의 적층의 복합재 압력 용기를 모델로 하여 수명을 평가한 결과, 파괴 확률 2.5%와 안전율 1.3을 고려한 설계 압력 3,250psi기준으로 약 13년의 사용 수명이 평가되었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제49권5호
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• pp.555-568
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• 2014

In this article, stability of composite conical shells subjected to dynamic external pressure is investigated by numerical and experimental methods. In experimental tests, cross-ply glass woven fabrics were selected for manufacturing of specimens. Hand-layup method was employed for fabricating the glass-epoxy composite shells. A test-setup that includes pressure vessel and data acquisition system was designed. Also, numerical analyses are performed. In these analyses, effect of actual geometrical imperfections of experimental specimens on the numerical results is investigated. For introducing the imperfections to the numerical models, linear eigen-value buckling analyses were employed. The buckling modes are multiplied by very small numbers that are derived from measurement of actual specimens. Finally, results are compared together while a good agreement between results of imperfect numerical analyses and experimental tests is observed.

• 한국정밀공학회지
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• 제29권9호
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• pp.1012-1019
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• 2012

In this study, CNG composite vessel is analyzed by using coupled model with liner and composite layer. For the coupled model, a method using theoretical analysis and FEA is suggested: elastic solution for laminated tube is used for theoretical analysis of the composite vessel, FEA is performed to the model of CNG composite vessel in actual conditions. On the basis of these results, optimal thickness and winding angle of the composite layer considering the material properties and thickness of the liner are determined. The results of theoretical analysis and FEA are compared with those carried out in previous studies for verifying the suggested analysis method.

• 한국기계가공학회지
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• 제18권3호
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• pp.7-13
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• 2019

Recently, an automobile market used to natural gas has emerged as fast-growing as the several countries, who holds abundant natural fuel resources, has promoted to supply the national agency for an automobile car. LNG fuel vessel is more efficient in another way as the energy density is high, but it requires a high technology and investment to maintain extreme low temperature. CNG fuel vessel are relatively low-cost alternative to LNG, but poorly economical in terms of energy density as well as showing safety issues associated with compressed pressure. The development of adsorbed natural gas (ANG) has emerged as one of potential solutions. Therefore, it is desirable to reduce the weight of vessel by applying light-weighed a composite carbon fiber in order to response to the regulation of $CO_2$ emission. Herein, this study make the prototype ANG vessel not only based on the optimal design and analysis of material characteristic but also based on the shape design, and it suggest a new type for the composite carbon fiber vessel which verified functional test. Moreover, the detail shape design is analyzed by a finite element analysis, and its verifies the ANG vessel.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제27권3호
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• pp.277-292
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• 2007

Based on the composite finite element simulation and a series of hydrostatic pressure and burst tests, autofrettage effects on strength and deformation of fiber reinforced pressure vessel with metallic liners have been studied in the paper (autofrettage: during the course of one pressure taking effect, the increasing internal stress in metallic liner can surpass the yielding point and the plastic deformation will happen, which result in that when there is no internal pressure, there are press stress in liner while tensile stress in fiber lamination). By making use of a composite finite element Ansys code and a series of experiments, the autofrettage pressure is determined in order to make the aluminium liner be totally in elastic state, under given hydrostatic test pressure. The stress intensity factors of the longitudinal crack in aluminum liner end under internal pressure and thermal loads have been computed and analyzed before and after the autofrettage processing. Through numerical calculation and experiment investigations, it is found that a correct choice for autofrettage pressure can improve the gas-tightness and fatigue strength of FRP vessel.

• 한국기계연구소 소보
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• 통권20호
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• pp.49-55
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• 1990

Filament-Wound composite pressure vessels offer significant weight saving over the conventional metal pressure vessels. S-2 glass/epoxy pressure vessel was designed, fabricated and tested. It was considered, in the analysis that the matrix and the metal liner of FRP pressure vessel shared the internal pressure. The thicknesses of hoop and helical layers were determinded by the computer program developed for the design of FRP/Metal structural pressure vessel. The computer program increased the structural efficiency about 14% comparing with the netting analysis. The experimental measurement on the deformation by internal pressure agrees with the theoretical analysis within the accuracy of 5%.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제26회 춘계학술대회논문집
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• pp.61-65
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• 2006

수십 msec의 단시간에 큰 추력을 발생시키는 임펄스모타의 무게를 가볍게 하기 위하여 금속재와 복합재를 조합하여 수만 psia의 초고압을 지탱하는 압력용기의 설계이론을 개발하였고, 탄소성 구조해석을 통하여 이론식의 타당성을 입증하였다. 임펄스모타의 연소관을 이론식으로 설계하고 제작하여 유압시험과 지상연소시험을 실시하였다. 실험결과의 파열압력은 설계식과 구조해석 결과로 예측한 값과 유사한 값을 보였다. 본 논문의 설계이론을 통하여 설계단계에서 가볍고도 충분한 안전율을 갖는 고압용기를 간단히 설계할 수 있게 되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제10권2호
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• pp.23-30
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• 2006

수십 msec의 단시간에 큰 추력을 발생시키는 임펄스모타의 무게를 가볍게 하기 위하여 금속재와 복합재를 조합하여 수만 psia의 초고압을 지탱하는 압력용기의 설계이론을 개발하였고, 탄소성 구조해석을 통하여 이론식의 타당성을 입증하였다. 임펄스모타의 연소관을 이론식으로 설계하고 제작하여 유압시험과 지상연소시험을 실시하였다. 실험결과의 파열압력은 설계식과 구조해석 결과로 예측한 값과 유사한 값을 보였다. 본 논문의 설계이론을 통하여 설계단계에서 가볍고도 충분한 안전율을 갖는 고압용기를 간단히 설계할 수 있게 되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.933-937
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• 2011

돔 분리형 복합재 연소관의 접합 체결부 최적의 설계 길이를 결정하기 위해 접합부 길이변화에 따른 구조해석을 수행하였다. 이때, 접착 체결부의 길이는 50mm에서 300mm의 범위를 갖는다. 무응력상태의 초기 접합부 길이대비 응력구배가 발생하는 구간의 길이를 "응력구배 길이 비"로 정의하고 이를 목적함수로 선정하였다. 구조해석 결과 접착 체결부의 길이가 200mm 이상으로 증가할 경우 응력구배 길이 비의 증가가 서서히 나타남을 확인하였다. 이는, 접착 체결부에 적용되는 2,500psi 내압에서 구조적 안전성을 확보하는 최적화된 접착 체결부의 길이가 200mm임을 의미한다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권3호
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• pp.21-27
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• 2018

본 연구에서는 복합재 압력용기의 성능지수를 최대화하기 위한 적층 설계변수의 영향도 평가 및 최적설계를 수행하였다. 성능지수를 최대화하기 위하여 압력용기의 내부체적이 고정되어 있다는 가정 하에 헬리컬 및 후프 층의 두께와 후프 층의 길이, 총 세 가지 변수를 고려하였다. 선정된 변수들의 최적화를 위하여 대체모델의 구축에 필요한 반응표면법이 도입되었고, 변수의 영향도를 평가하기 위한 분산분석이 수행되었다. 최적설계 문제는 내압성능 제약조건 하에 성능지수를 최대화하는 문제로 정식화하였다. 도출된 최적화 모델에 대한 추가적인 수치해석을 통해 본 연구의 효용성을 입증하였다.