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이무형(Muhyoung Lee),장병욱(Byungwook Jang),정은환(Eunhwan Jeong),전성민(Seongmin Jeon),이수용(Sooyong Lee),박정선(Jungsun Park) 한국추진공학회 2009 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.5
높은 열하중하에 있는 부품의 수명은 일반적으로 다른 부품에 비해 짧은 수명을 가지고 있다. 액체 로켓의 터보펌프 터빈은 작동시간 동안 높은 회전속도로 인한 높은 원심력과 높은 온도와 같은 환경하에서 작동된다. 이와 같은 환경은 터보펌프 터빈의 저주기 피로를 야기한다. 우선 열응력을 해석하기 위해 ABAQUS/CAE가 사용되었으며 탄성변형률과 소성변형률을 고려하기 위해 Coffin-Manson 방정식을 사용하였다. 평균응력의 변화를 고려하기 위해 S.W.T법을 사용하였으며, 열응력해석 결과로 얻어진 변형률 이력을 이용하여 터보펌프 터빈의 취약지점에 저주기피로해석을 수행하였다. 본 연구에서는 저주기 수명을 해석하기 위해 변형룰 수명 방법이 적용되었다. The life of components under high thermal load is typically shorter than other components. The turbopump turbine of liquid rocket is operated under these environments like high temperature and high centrifugal dorce due to high rotating velocity during operating time. These conditions may often cause low-cycle fatigue problem in the turbopump turbine. First of all, to analyze heat stress, ABAQUS/CAE is used and Coffin-manson"s equation is used to consider elasticity and plasticity strain. S.W.T"s method is used to consider the mean stress effect, using strain history, low-cycle fatigue analysis is done for turbopump turbine which may have FCL(fracture critical location). In this paper, strain life method is applied to analyze low-cycle fatigue.
이무형(Muhyoung Lee),임용현(Yonghyun Lim),정성용(Seongyong Jeong) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.12
최근 산업용 대형 가스 터빈은 발전 효율의 증대를 위해 터빈입구온도(Turbine lnlet Temperature, TIT)가 점차 증가하는 추세로 개발이 진행되고 있다. 터빈 입구 온도가 증가함에 고온의 환경하에 구동하는 블레이드 및 베인은 구조 건전성을 만족하면서 높은 효율을 확보하기 위해 내부 냉각 설계를 적용하고 있다. 터빈 블레이드의 내부에 냉각 설계를 적용함에 따라 기존 터빈 블레이드에 비해 복잡한 형상으로 제작이 되어지면서 응력 집중 현상이 우려되는 부분이 급증하게 되었다. 이에 따라 터빈 냉각 블레이드는 냉각 설계 적용에 따라 손상 메커니즘을 설계 초기 단계에서부터 고려하여 미연의 사고를 방지할 필요가 있다. 따라서 고온, 고압의 환경하에 구동되는 터빈 냉각 블레이드는 온도 증가에 따른 재료 강도저하로 인한 파손이 우려되는 구성품으로 구조 건전성을 확보할 수 있는 구조 설계가 필수적이다. 본 논문에서는 현재 개발중인 대형 가스터빈의 핵심 구성품인 냉각 형태의 블레이드에 대한 구조 설계 단계별 구조 건전성을 평가함으로써 운용중 발생할 수 있는 파손을 미연에 방지할 수 있도록 하였다.
이무형(Muhyoung Lee),장병욱(Byungwook Jang),권정식(Jeongsik Kwon),김진한(Jinhan Kim),정은환(Eunhwan Jeong),전성민(Seongmin Jeon),이수용(Sooyong Lee),박정선(Jungsun Park) 한국추진공학회 2009 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11
극심한 작동환경에 노출되는 부품은 일반적으로 수명이 줄어들게 된다. 액체로켓의 터보펌프는 높은 회전속도로 인한 높은 원심력과 높은 온도와 같은 환경에서 작동한다. 이와 같은 환경에서 작동하는 터보펌프는 극심한 피로와 크리프의 영향으로 재료의 내구성이 떨어지게 된다. 75톤급 터보펌프 터빈의 내구성을 확보하기 위하여 피로와 크리프의 영향을 고려한 손상률을 계산하였다. 터보펌프 피로해석에는 ABAQUS/CAE와 MSC.Fatigue를 사용하여 해석을 수행하였으며, 크리프 해석을 수행하기 위해서 Larson-Miller parameter 곡선과 로빈슨 법칙을 사용하였다. 본 연구에서는 터보펌프의 터빈에 대한 내구성을 확보하기 위하여 피로의 영향과 크리프의 영향을 비교, 분석하였다. The life of a component decreases when it was exposed at the extreme condition. A turbine blade of a turbopump used for a liquid rocket engine is operated under the environment of high temperature and pressure, and experienced high centrifugal force. Thus the durability of the turbopump operated under the these conditions become lower than expected because of the severe fatigue and creep influence. The damage of the turbine being considered the fatigue and the creep influence is estimated to ensure the durability of turbopump turbine. ABAQUS/CAE and MSC.Fatigue are used for the fatigue analysis, and Larson-Miller parameter and robinson"s rule are used for the creep analysis. In this paper, comparison and analysis of the fatigue and the creep influence were performed to ensure the life expectancy of turbopump turbine.
이무형(Muhyoung Lee),장병욱(Byungwook Jang),정은환(Eunhwan Jeong),전성민(Seongmin Jeon),이수용(Sooyong Lee),박정선(Jungsun Park) 대한기계학회 2009 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2009 No.5
In general, many components are able to be operated under severe thermal conditions. The turbopump turbine is operated under these environments like high temperature and high centrifugal force due to high rotating velocity during operating time. Because these conditions may often cause low-cycle fatigue problem, strain life method is applied to predict low-cycle fatigue life of turbopump turbine. In this paper, strain life method is used to analyze low-cycle fatigue. First of all, to obtain strain history, thermal stress analysis is practised by ABAQUS/CAE. Considering elasticity and plasticity strain's effect, Coffin-Manson's equation is used. S.W.T's method is used to consider the mean stress effect. Low-cycle fatigue analysis is done for turbopump turbine which may have FCL(fracture critical location). MSC.Fatigue is used to analyze low-cycle fatigue life of turbopump turbine.
임용현(Yonghyun Lim),이무형(Muhyoung Lee),양영찬(Youngchan Yang),함동우(Dongwoo Ham),윤태준(Taejun Yun) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.5
발전용 대형 가스터빈은 효율 증대의 목적으로 TIT(Turbine Inlet Temperature)가 점차 증가하는 추세로 개발이 진행되고 있다. 이처럼, 고온, 고압의 환경에서 터빈 블레이드의 구조 건전성을 확보하기 위해서는 가혹한 운전환경에서도 적절한 강도를 유지할 수 있는 설계가 필요하다. 일반적으로 고온, 고압의 환경에서 구동되는 부품들은 온도 증가에 따른 재료 강도저하로 파손의 우려가 높으며, 기계적, 열적 하중에 의한 손상 메커니즘 이해를 통한 구조적 건전성 확보가 요구된다. 특히, 가스터빈 터빈 블레이드는 높은 TIT로 인한 재료 강도 저하로 구조 건전성 및 내구성 저하가 많이 우려가 되는 구성품 중 하나로, 구조적 불안정성을 유발하는 원인을 개선하여 구조적 안정성 및 신뢰성을 확보할 필요가 있다. 본 논문에서는 현재 개발중인 대형 가스터빈의 핵심 구성품인 냉각 블레이드에 대한 설계 결과를 바탕으로 구조 건전성을 평가함으로써 구동 중 발생할 수 있는 파손을 미연에 방지함과 동시에 설계 개선안을 제시하여 추후 블레이드 설계에 활용할 수 있도록 하였다.
이무형,박일경,김성준,안석민,Lee, Muhyoung,Park, Illkyung,Kim, Sungjoon,Ahn, Sukmin 항공우주시스템공학회 2012 항공우주시스템공학회지 Vol.6 No.2
Structural integrity evaluation is important item in the aircraft certification. Recently, it is designed for limit load, material weakness about fatigue and corrosion, damage by bird strike in flight to evaluate structural integrity of aircraft. And static/fatigue analysis are performed to secure structural integrity, it was verified by static and fatigue tests. To evaluate the structural integrity of small aircraft tail, structural integrity was calculated by the finite element analysis. In the present study, finite element analysis are performed to pick out load cases in flight occurrence, and secure margin of safety to evaluate structural integrity of KC-100 tail unit. The proprieties of finite element analysis results are compared with the static structure test results. The estimation process of structural integrity for small aircraft tail may help the design.