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강재원(JaeWon Kang),강다훈(Da Hoon Kang),조진연(Jin Yeon Cho),김정호(Jeong Ho Kim) 한국항공우주학회 2018 韓國航空宇宙學會誌 Vol.46 No.3
항공기와 같은 복잡한 구조물의 유한요소해석을 위해 자동요소망을 생성하면 일반적으로 삼각형 요소가 많이 생성되게 된다. 하지만 삼각형 요소는 사각형 요소에 비해 정확도가 떨어지므로 신뢰성 있는 해를 도출하기 어렵다. 이와 같은 문제는 배경셀 적분을 이용한 무요소법(Meshfree Method)을 통해 개선할 수 있으나 이 또한 적분점의 과다사용, 적분영역의 비효율성 등의 문제가 발생하게 된다. 이를 개선하기 위해 절점 기준으로 적분영역을 설정하여 적분을 수행하는 방법이 제안되었지만 비압축성 문제의 경우 해의 진동현상이 일어나는 등 수치 정확도가 떨어지게 된다. 따라서 본 연구에서는 적분영역을 절점영역이 아닌 요소영역으로 설정하는 수정된 무요소법을 통해 요소의 형태에 따른 정확도 저하가 발생되지 않고 기존의 무요소법에서 발생되는 수치 불안정성 등을 개선하였다. 2차원 예제를 통해 수정된 무요소법의 효용성을 검증하였다. In order to generate meshes automatically for finite element analysis of complex structures such as aircraft, a large number of triangular elements are typically created. However, triangular elements are less accurate than rectangular elements, so it is difficult to obtain a reliable solution. This problem can be improved through the meshfree method using the back cell integration. However, this method also causes some problems such as over-use of the integration points and inefficiency of the integral domain. In order to improve these problems, a method of performing integration by setting the integral area based on a node basis has been proposed, but in the case of incompressible material problems, the numerical accuracy deteriorates due to the vibration phenomenon of the solution. Therefore, in this paper, the modified meshfree method is proposed which sets the integral domain as an element domain instead of the nodal domain, and the proposed method improves the numerical instability caused by the conventional meshfree method without decreasing the accuracy regardles of the shape of integral domain. The effectiveness of the modified meshfree method is verified by using 2-D examples.
파이로테크닉 분리 너트 내부 분할 너트 체결 특성에 대한 틈새의 영향
우정민(Jeongmin Woo),강다훈(Dahoon Kang),최재영(Jaeyoung Choi),김정호(Jeong Ho Kim),조진연(Jin Yeon Cho),장승교(Seung-gyo Jang),양희원(Hee Won Yang) 한국항공우주학회 2018 韓國航空宇宙學會誌 Vol.46 No.12
유한요소 해석을 이용하여 분할 너트를 이용하는 파이로테크닉 분리 너트의 체결부 특성을 파악하였다. 분할 너트를 이용하는 경우, 체결 과정에서 분할 너트가 반경 방향으로 벌어지는 것을 막기 위해 구속해주는 구속원통이 필수적이다. 이때, 제작 과정에서 공차로 인해 분할 너트의 외경과 구속원통 내경 사이에 발생하는 틈새의 영향을 파악하기 위하여 적절한 유한요소 볼트 체결 모델링 기법을 연구하였으며, 틈새가 0.00, 0.03, 0.06, 0.10 ㎜인 모델을 만들어 해석 결과를 검토하였다. 해석 결과를 통해 너트의 분할 여부 및 틈새 크기에 따라 달라지는 체결부의 특성을 확인하였으며 이로부터 신뢰성 있는 파이로테크닉 분리너트 설계를 위해 고려해야 할 사항을 파악하였다. The clamping characteristics of segmented nuts in pyrotechnic separation nut are investigated using finite element analysis. When the segmented nuts are used to clamp objects, a constraint cylinder is necessary to prevent the segmented nuts from spreading out to the radial direction. During the manufacturing process, a clearance is usually introduced between the outer diameter of the segmented nuts and the inner diameter of the constraint cylinder. Therefore to find out the effect of the clearance, proper finite element modeling method is suggested to describe the clamping procedure appropriately. In addition, finite element analysis with the clearance of 0.00, 0.03, 0.06, and 0.10 ㎜ are performed. From the analysis results, the clamping characteristics of segmented nuts are investigated according to the clearance, and several factors which should be considered to design a reliable pyrotechnic separation nut are figured out.
신뢰성 있는 파이로테크닉 분리 너트 설계를 위한 진동 시 볼트 풀림 해석
최재영(Jae Young Choi),우정민(Jeongmin Woo),강다훈(Dahoon Kang),김정호(Jeong Ho Kim),조진연(Jin Yeon Cho),장승교(Seung-gyo Jang),양희원(Hee Won Yang) 한국항공우주학회 2018 韓國航空宇宙學會誌 Vol.46 No.12
최근 우수한 충격 저감 효과로 인해 파이로테크닉 분리 장치의 한 종류인 저충격 파이로 테크닉 분리 너트에 많은 관심이 주어지고 있다. 하지만 파이로테크닉 분리 너트의 경우 일반 너트 대신 분할 너트가 사용되기 때문에 볼트 풀림 거동에 대한 연구가 충분히 이루어지지 않은 측면이 있다. 이에 본 연구에서는 Junker 진동시험을 준거삼아 볼트 풀림 해석을 수행하였다. 해석은 크게 두 단계로 이루어져 있다. 첫 번째 단계는 체결토크를 이용하여 볼트를 분리너트에 체결하는 과정이고, 두 번째 단계는 횡 방향 가진을 통해 볼트가 풀리는 과정이다. 이러한 과정을 통해 볼트 풀림 거동을 얻을 수 있었다. 또한 신뢰성 있는 파이로테크닉 분리 너트의 설계를 위해 체결부 틈새가 볼트 풀림 거동에 미치는 영향을 고찰하였다. Recently, pyrotechnic separation nut has attracted a considerable attention because of its shock reduction effect among various pyrotechnic mechanical devices. However, its bolt loosening behavior under transverse vibration has not been studied sufficiently, since segmented nuts are utilized instead of conventional nut in pyrotechnic separation nut. With the background, bolt loosening analyses are carried out referring to Junker vibration test. The analysis procedure consists of two steps. The first step is the bolt fastening step, screwing the bolt by fastening torque. The second step is the bolt loosening step under transverse vibration. Through the procedure, bolt loosening behaviors are obtained, and the effect of clearance on loosening behavior is closely investigated for reliable design of pyrotechnic separation nut.