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하재석(Jaeseok Ha),김재훈(Jaehoon Kim),정규동(Gyoodong Jung),박재범(Jaebeom Park),양호영(Hoyoung Yang),서보휘(Bohwi Seo) 한국추진공학회 2012 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.11
고체추진제 내부의 균열은 연소면적을 증가시키기 때문에 과연소를 발생시키며 로켓의 기능을 상실하거나 파손되는 문제로 이어질 수 있다. 따라서 고체추진제의 설계에서 균열진전에 대한 저항력인 파괴인성의 평가가 요구된다. 하지만 고체추진제의 특성상 복잡하고 심한 비선형 거동을 나타내기 때문에 파괴인성을 측정하는 데에는 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 고체추진제를 선형점탄성 재료로 가정하여 파괴인성을 평가하였다. CCT(Center-cracked Tension) 시험편을 이용한 파괴인성시험을 수행하였으며 점탄성재료에서 나타나는 응력완화현상을 이용한 가상탄성변위를 계산하여 ASTM E399 규격을 통해 파괴인성을 평가하였다. 또한 파괴인성에 대한 시험온도, 시험속도의 영향에 대한 결과를 고찰하였다. Increased burning area generated by cracks in a solid propellant can lead to excessive burning and failure and severe engine failure. Therefore, it is necessary to evaluate fracture toughness of solid propellants. However, it is very difficult to measure fracture toughness of solid propellants because of the nonlinear mechanical behavior. In this study, fracture toughness evaluation of a solid propellant was conducted assuming that the solid propellant is the linear viscoelastic material. Actual displacements from fracture toughness tests using CCT specimens were converted into pseudo-elastic displacements by using stress relaxation characteristics. Also, effects of test temperature and speed on the fracture toughness were considered.
하재석(Jaeseok Ha),김재훈(Jaehoon Kim),양호영(Hoyoung Yang) 한국추진공학회 2012 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.5
고충전 탄성중합체 균열선단에서의 파괴기구를 분석하였으며, 스트립 항복 모델 및 내재결함 모델이 적용되었다. 두 가지 모델의 수정으로부터 고충전 탄성중합체에 대한 파손평가선도의 작성방법이 연구되었다. 고체로켓연료로 사용되는 고충전 탄성중합체의 인장시험 및 파괴인성시험을 수행하였으며, 시험결과로부터 파손평가선도를 작성하였다. 내재결함 모델로부터 작성한 파손평가선도는 스트립 항복 모델로부터 작성한 파손평가선도와의 비교를 위해 정규화되었다. 두 가지 모델로부터 작성한 파손평가선도를 비교한 결과, 내재결함모델을 이용한 파손평가선도가 스트립항복모델을 이용한 파손 평가선도보다 더 보수적으로 파손을 평가하는 것으로 나타났다. Failure mechanisms for a highly filled elastomer were discussed, and the stip-yield and the inherent flaw models were applied to them. Then, failure assessment diagram methods were investigated by means of modified two models. Fracture toughness tests using CCT(center-cracked tension) specimens made of a highly filled elastomer were conducted to generate the failure assessment diagrams. The failure assessment diagram of the inherent flaw model was normalized in order to compare with that of the modified strip-yield model. From the comparison of two failure assessment diagrams, it was found that the failure assessment diagram of the modified inherent flaw model more conservatively assesses the failure than that of the modified strip-yield model.
고속압력하중부가에 의한 고체추진제의 균열진전평가에 관한 연구
하재석(Jaeseok Ha),김재훈(Jaehoon Kim),양호영(Hoyoung Yang) 한국추진공학회 2012 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.5
창이 있고 밀폐되어있는 시험챔버를 사용하여 고속압력하중부가에 의한 고체추진제의 균열진전시험을 수행하였다. 고체추진제 예균열 시험편은 시험챔버내에 설치되고, 고속압력하중을 부가하기 위해 어큐뮬레이터 내에 고압으로 축적된 질소가스를 가압밸브를 통해 시험챔버 내에 가압하였으며, 시험챔버내의 압력이 설정압력에 도달하게 되면 가압밸브는 닫히고 배기밸브를 통해 시험챔버는 감압이된다. 시험결과로부터 시간에 따른 시험챔버압력을 나타내는 압력-시간 선도를 얻었으며, 선도로부터 가압비(ΔP/Δt)를 계산하였다. 3가지 가압비 64.34, 73.86, 85.44 ㎫/s 에 대한 시험을 수행하였으며, 가압비에 따른 균열진전길이가 측정되었다. 또한 고속 디지털카메라촬영을 통해 균열진전과정을 분석하였다. An experiment of rapid pressurization-induced crack propagation of solid propellant was conducted by using a windowed test chamber. A pre-cracked specimen of solid propellant is installed in the chamber, and highly compressed nitrogen gas in a accumulator pressurizes the chamber until the chamber pressure reaches set-up pressure to make the chamber depressurization. Pressure-time trace was obtained from the experimental result, and pressurization rate was defined from the trace. In this study, three pressurization rates (64.34, 73.86 and 85.44 ㎫/s) are considered, and propagation lengths are measured. Also, a progression of the crack propagation recorded by a high-speed digital camera is presented.
양호영(Ho-Young Yang),김재훈(Jaehoon Kim),하재석(Jaeseok Ha),김연욱(YeonWook Kim),박성한(Sunghan Park),이한규(Hankyu Lee) 한국추진공학회 2012 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.11
Graphite는 고온/고압의 가스가 구동장치에 유입되지 않게 기밀 소재로 사용되며, 구조물 안에서 윤활과 기밀을 돕게 된다. 본 연구에서는 graphite의 고온마모 거동에 관한 연구로 고온 마모 특성을 평가하였다. 고밀도 graphite(HK-6)에 대하여 온도, 속도, 하중 조건에 따른 마모 특성을 평가 고찰하였다. 또한 기밀에 사용되는 graphite의 마모 특성을 통하여 최적화된 환경 조건에 대하여 제안 하였다. Using graphites is to assist lubricant and sealing and to prevent the high-temperature and high-pressure gas flow into the reciprocation devices. In this study, the physical property and the tribological characteristics of the graphite in high-temperature were evaluated. In order to evaluate the tribological characteristics of high density graphite(HK6), variables which are temperature, speed and load was used. Also, this study suggested proposed environmental conditions through the frictional properties of graphite used in high-temperature dynamic alright structures.
고체윤활 graphite 소재의 마모 특성에 관한 연구
양호영(Ho-Young Yang),김재훈(Jaehoon Kim),하재석(Jaeseok Ha),김연욱(YeonWook Kim),박성한(Sunghan Park),이한규(Hankyu Lee) 한국추진공학회 2012 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.11
고체윤활재는 기밀성, 내마멸성, 윤활막의 형성의 특성을 가지고 있다. 본 논문은 대표적인 고체윤활재 graphite 소재의 윤활막 형성 조건으로 하중조건에 따른 마모 특성 평가를 통하여 윤활막 생성 최적의 접촉응력을 고찰한다. 마모 과정동안의 마모 깊이의 변화를 통해, 마모 과정 동안 마멸입자의 생성, 윤활막의 생성, 윤활막의 소멸의 과정을 반복하는 마모 메커니즘을 고찰한다. For designing solid lubricating of seal, important design factors are tightness, wear resistance and lubricant films. In this paper, optimal stress for formation of a lubricant film was considered by evaluating wear properties of graphite materials. Also, procedures of formation of wear particles and a lubricant film, and dissipation of a lubricant film were considered with changes of wear depth while proceeding with wear.