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시분할법을 이용한 시간의존성 재료의 수학적 모델링 연구
김신회(Shinhoe Kim),박재범(Jaebeom Park) 한국추진공학회 2018 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.5
점탄성 고무와 같은 시간의존성 재료의 거동은 Stieltjes 공간에서의 컨볼루션 곱으로 표현할 수 있다. 본 연구에서는 Stieltjes 적분식에 직접 시분할법을 적용하여 쉽고 실용적으로 시간의존성 재료의 거동을 표현하는 방법을 제시하였다. 이 모델에서는 적분식의 시간축을 일반식 상태에서 N 개의 작은 시간 간격으로 나눈다. 작은 시간 간격에서 변형률 입력을 선형이라 가정하면 재료의 구성방정식을 시간적으로 분할된 구성방정식 텐서 행렬로 표현할 수 있다. 이와 같은 방법으로 전통적인 Laplace-Carson 변환법이나 시간 공간에서의 직접 적분법보다 수치적으로 매우 쉽게 시간의존성 재료를 포함하고 있는 복합재의 균질화를 수행할 수 있다. 제안된 모델의 적용성을 알아보기 위해서 고체추진제의 시편 실험 결과와 비교하였다. The behavior of time dependent materials like viscoelastic rubber can be expressed with convolution product in the Stieltjes space. This work presents an easy and practical way to express time dependent material`s behavior with direct time discretization on Stieltjes integral equation. In this modeling, time line of Stieltjes integral equation divided into N small steps at the state of general integral form. Under the assumption of linearized strain input, constitutive relation of real material can be approximately determined into component of temporally discretized constitutive relation tensor matrix. This simplification is numerically much easier than the traditional Laplace-Carson transformation or direct time integration method to apply homogenization process of composite material containing time dependent ingredient. To represent the applicability of this model, comparisons were made between the suggested method and test results of solid propellant specimen.
이정섭(Jeongsub Lee),진정근(Jungkun Jin),김신회(Shinhoe Kim),박재범(Jaebeom Park),이방업(Bangeop Lee),정규동(Gyoodong Jung) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.12
고체 로켓 모터의 경우 침식연소 현상에 의해 연소속도의 변화가 발생할 수 있는 가능성이 있다. 이러한 침식연소 현상이 발생할 경우 압력 거동이 달라지기 때문에 내탄도 성능은 물론 구조적 안정성에도 큰 영향을 끼친다. 따라서 침식연소 현상이 발생하는 고체 로켓 모터의 경우 내탄도 성능 해석을 수행함에 있어서 침식연소 효과를 적용하여야 한다. 본 논문에서는 Lenoir & Robillard 모델식을 적용하여 침식연소 현상을 예측하기 위해 침식연소 모사모타의 제작, 시험 및 분석을 수행하였으며, 이를 토대로 침식연소 모델링을 수행하였다. 침식연소 모사모타는 세장비를 충분히 크게 설계하였으며, DBST 센서를 적용하여 연소관 위치별로 압력을 측정하였다. 시험 결과 침식연소 현상이 발생함을 확인하였으며, 이를 통해 침식연소 모델링을 적용한 내탄도 성능 예측을 수행할 수 있었다. The burning velocity is able to be varied due to the erosive burning in the case of solid rocket motor. The internal ballistic performance as well as structural safety can be affected if the erosive burning phenomenon is occurred since the pressure inside the motor is varied. Therefore, the erosive burning should be considered in the case of internal ballistic analysis of solid rocket motor if the erosive burning is expected. In this paper, Lenoir & Robillard model was applied to estimate the erosive burning phenomenon, and erosive burning induced motor was designed, tested, and the results was analyzed. The ratio of length to diameter was designed as large enough to induce the erosive burning, and the DBST sensor was applied to measure the pressure at each point on the motor case. The erosive burning was confirmed from test results, and the estimation of internal ballistic performance was accomplished adapting erosive burning model.
변형률 모사 실린더를 이용한 추진기관 건전성 평가 기법 개발
박재범(Jae Beom Park),박정호(Jung-Ho Park),김신회(Shinhoe Kim),정규동(Gyoo Dong Jung) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.12
온도하중하에서 고체추진제의 역학적거동을 확인하기 위한 변형률 모사 추진제 충전체(SEC)가 설계되고 제작되었다. 제작된 충전체에 DBST 센서를 부착하였으며, 이를 통해 온도하중하에서의 추진제/라이너계면의 수직응력을 측정하였다. 수행된 연구결과를 토대로 DBST 센서가 부착된 SEC의 유용성을 확인하였으며, 이를 활용한 고체로켓추진기관의 노화진행을 정량적으로 확인하고 신뢰도를 추정할 수 있는 기법을 제안하였다. A strain evaluation cylider (SEC) is designed and fabricated to check the mechanical behavior of solid propellant subjected only to thermal loading. Dual Bond Stress and Temperature (DBST) sensors were adopted to SEC and the interface normal stress between propellant and liner was checked with the temperature at the same time and position. The obtained results showed the usefulness of the SEC with DBSTs for the quantitative evaluation of the aged state of solid rocket motor (SRM) and a methodology for the reliability estimation of solid rocket motor was proposed.
이방업(Bangeop Lee),구송회(Songhoe Koo),홍석현(Seokhyun Hong),김신회(Shinhoe Kim),고승원(Seungwon Ko),이장한(Janghan Lee) 한국추진공학회 2019 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.5
이중펄스 추진기관은 하나의 충전체 내에 펄스분리장치를 설치하여 추진제 에너지를 효율적으로 배분함으로써 유도탄의 사거리 연장과 종말속도를 향상시키는 중요한 역할을 한다. 펄스분리장치는 1단 펄스의 작동시 열 및 구조적으로 안전해야 하며 2단 펄스 작동시 적당한 압력에서 파단되고 연소가스의 흐름을 용이하도록 해야 한다. 다양한 소재의 시편시험과 펄스분리장치의 공압시험 및 지상연소시험을 통해 다양한 소재와 형태의 펄스분리장치를 개발하여 유도탄 체계에의 적합성을 검증하였다. DPRM plays an important role on the extension of the mission distance and increase of the final velocity of the guided missile by installing PSD in the combustion chamber. PSD should be thermally and structurally safe enough for the first pulse operation and shoud be ruptured at the appropriate pressure of the second pulse and give sufficient path for the combustion gas. Specimen tests, LTs, APTs, and GFTs were performed for various materials ans shapes of the PSDs, which gave good applicability for the missile system.