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필라멘트와인딩에 의해 제조된 Lattice 구조물의 설계 및 제작 연구
도영대(Youngdae Doh),정상기(Sangki Chung),이상우(Sangwoo Lee),손조화(Johwa Son) 한국추진공학회 2010 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.5
이 논문은 필라멘트 와인딩 공법으로 제작된 복합재 lattice 구조물에 대한 연구이다. 복합재 lattice 구조물은 helical rib과 hoop rib 구조로 이루어져 있다. 이 구조는 탄소 섬유를 에폭시에 함침 시켜 섬유의 끊어짐이 없이 연속적으로 실리콘 고무 금형의 홈 안에 필라멘트 와인딩하여 제작한 것이다. 본 연구에서는 lattice 구조물의 helical rib의 각도, 두께, 폭, 간격등을 안전율에 대하여 최적화 하는 이론을 제시하였다. 그리고 lattice 구조물의 제작방법을 기술하고 해석 및 시험결과를 기술하였다. This paper is concerned with Anisogrid composite lattice structures whose load bearing shell is formed by systems of geodesic unidirectional composite ribs made by automatic wet winding process. Lattice structures are usually made in the form of cylindrical shell and consist of systems of helical and hoop ribs fabricated by continuous filament winding from carbon and epoxy composites. Design variables of the structure which are the angle of helical ribs, ribs spacings, and cross sectional areas are determined by the method of minimization of satety factors whick is described in the paper. And, fabrication methods and actual experimental results are presented.
도영대(Youngdae Doh),유지창(Jichang Yoo),김창기(Changkee Kim),이도형(Dohyung Lee),함희철(Heecheol Ham) 한국추진공학회 2009 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.5
급속 가열 상황에 있는 추진기관에 있어 가장 중요한 문제는 열해석으로 추진기관의 거동을 파악하는 것이다. 열은 추진제의 물성저하를 야기 시켜 자연발화 시킨다. 급속가열을 받는 추진지관에서 가장 바람직한 반응을 얻기 위해서는 추진기관의 케이스가 추진제에서 점화가 일어나기 전에 구조적으로 완전히 파손되어야 한다는 것이다. 본 논문에서 열해석을 위해 유한요소법을 이용하여 급속가열 상황에 놓인 고체 추진기관의 반응을 조사하였다. The most important thing is to analyze the Fast Cook Off problem of the solid motor case exposed to direct flame is a heat transfer analysis. Heat causes degradation and ignition of the propellant. To archive an acceptable reaction level in Fast Cook Off, the rocket motor case generally must fail structurally prior to propellant ignition. We investigate the responses of the solid motor case exposed to Fast Cook Off by using finite element method for the thermal analysis.
Cone형 복합재 Lattice 구조물의 설계 및 공정 연구
도영대(Youngdae Doh),정상기(Sangki Chung),이상우(Sangwoo Lee),장홍빈(Hongbeen Chang) 한국추진공학회 2011 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.11
이 논문은 필라멘트 와인딩 공법으로 제작된 cone형 복합재 lattice 구조물에 대한 연구이다. cone형 복합재 lattice 구조물은 helical rib과 hoop rib 구조로 이루어져 있다. 이 구조는 탄소 섬유를 에폭시수지에 함침 시켜 섬유의 끊어짐이 없이 연속적으로 실리콘 고무 금형의 홈 안에 필라멘트 와인딩 하여 제작한 것이다. 본 연구에서 cone형 복합재 lattice 구조물에 대한 설계 개념과 제작방법에 대해 기술하였다. This paper is concerned with anisogrid composite lattice structures whose load bearing shell is formed by systems of geodesic unidirectional composite ribs made by automatic wet winding process. Lattice structures are usually made in the form of conical shell and consist of systems of helical and hoop ribs fabricated by continuous filament winding from carbon and epoxy composites. Design variables of the structure which are the angle of helical ribs and ribs spacings are determined by cone geometry and geodesic line. and Fabrication methods for the conical composite lattice structure are presented.
도건우(GEONWOO DOH),도영대(YOUNGDAE DOH),김민석(MINSEOK KIM) 한국추진공학회 2020 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.11
발사관은 로켓이나 유도탄과 같은 무기체계 등을 보관하고 외부 환경으로부터 부식 및 파손, 충격받는 것을 방지하는 역할을 한다. 나선형 레일은 유도탄이 발사관에서 사출될 때 유도탄의 초기 거동을 결정한다. 본 연구의 목적은 나선형의 레일을 이용한 복합재 발사관의 구조적 안전성을 검증하기 위해 유한 요소 프로그램인 ABAQUS/CAE를 이용하여 구조 해석을 수행하였다. 이러한 해석을 바탕으로 발사관의 굽힘 하중 및 레일에 걸리는 토크, 레일에 압축하중을 구하였다. 해당 결과를 바탕으로 설계된 발사관에 대한 안전성을 검증하였다. The Launch tube stores weapon systems such as rockets and guided missiles, and prevents corrosion, damage, and impact from the external environment. The helical rail determines the initial behavior of the missile when it is ejected from the tube. The purpose of this study is to perform a structural analysis using the finite element prog00ram ABAQUS/CAE to verify the structural safety of a composite launch tube using a helical rail. Based on this analysis, the bending load of the launch tube, the torque applied to the rail, and the compressive load on the rail are calculated. The safety of the designed canister is verified based on the result.
외부 파편 및 총탄 충격을 고려한 고에너지 물질의 반응모델 개발
김보훈(Bohoon Kim),도영대(Youngdae Doh),김창기(Changkee Kim),유지창(Jichang Yoo),여재익(Jai-ick Yoh) 한국추진공학회 2012 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.11
외부 충격이 고려된 고에너지 물질의 폭발 현상을 해석하기 위한 압력 기반의 반응모델을 제안하였다. 시간에 따른 생성물의 질량분율을 의미하는 반응속도식은 압축으로 인한 열점의 생성을 의미하는 점화항과 SDT 현상에서 폭굉의 전파를 의미하는 폭발파 성장항, 그리고 외부 충격에 의한 소성변형을 의미하는 변형항으로 구성된다. 또한 밀도와 압력에 대한 민감상수 a, b는 물리화학적 근거에 의해 이론적으로 결정되며, 크기상수 I, G는 충격 시험들을 통해 각각 조절된다. 면적대체적비(S/V)는 외부 충격에 의한 변형적 손상을 의미하며 연소 속도를 증가시킨다. A pressure-based chemical rate model aimed at simulating the detonation phenomena of high explosive response subject to external impact is proposed. The depletion rate of product mass fraction consists of an ignition term that represents formation of the hotspots due to rapid compression and a growth term that describes propagation of detonation wave in the context of Shock to Detonation Transition(SDT) and a strain term corresponds to the morphological deformation induced by external impact. The sensitivity parameters a, b for density and pressure, respectively are specified theoretically by the physicochemical hypotheses while the magnitude parameters, I, G are calibrated against shock initiation tests. And surface to volume ratio (S/V) represents increased burning rate due to impact induced damage created as a function of effective strain.
콘형 복합재 격자구조체의 설계 변수에 따른 구조 안전성 해석
김동건(DONGGEON KIM),도영대(YOUNGDAE DOH),김근상(GENSANG KIM),손조화(JOWHA SON),이상우(SANGWOO LEE) 한국추진공학회 2020 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.11
복합재 격자구조체는 요구 하중을 최소한의 무게 및 두께로 지지하는 구조체로, 고강도 탄소섬유에 에폭시 수지를 함침시켜 필라멘트 와인딩 공법으로 제작된다. 구조적으로 반드시 필요한 부위만을 적층 및 제작하여 경량화를 극대화 할 수 있는 복합재 격자구조체는 항공기, 위성발사체, 유도무기 등에 적용할 수 있다. 본 논문에서는 180ton의 압축 요구하중을 만족하는 콘형 격자구조체를 설계하여 기준모델로 선정한 후, 헬리컬 리브의 두께, 폭 및 후프 리브의 개수를 설계 변수로 3가지 형상의 콘형 격자구조체를 추가적으로 설계하였다. 이후 ABAQUS/CAE를 사용하여 구조해석을 수행하였으며, 설계 변수에 따른 콘형 격자구조체의 압축 및 좌굴하중의 경향성을 분석하였다. Composite lattice structure that supports the required load with a minimum weight and thickness is manufactured by a filament winding using impregnated high-strength carbon fiber with epoxy resin. Composite lattice structures that can maximize weight reduction by manufacturing only structurally essential parts can be applied to aircraft, satellite launch vehicles, and guided weapons. In this paper, a cone-shape lattice structure that satisfies the required compression load of 180 tons was designed and selected as a reference model. And then three shapes of lattice structures were designed with the design parameters of the thickness, width of the helical rib and number of hoop ribs. Structural analysis was performed using ABAQUS/CAE, and the tendency of compression and buckling loads of the cone-shaped lattice structure according to the design variables was analyzed.
김동건(Donggeon Kim),도영대(Youngdae Doh),김근상(Gensang Kim),이상우(Sangwoo Lee),김명주(Myungjoo Kim) 한국추진공학회 2021 한국추진공학회지 Vol.25 No.6
The composite lattice structure is a structure that supports the required load with the minimum weight and thickness. Composite lattice structure is manufactured by the filament winding process using impregnating high-strength carbon fiber with an epoxy resin. Filament winding process can laminate and manufacture only structurally necessary parts, composite lattice structure can be applied to aircraft fuselages, satellite and launch vehicles, and guided weapons to maximize weight reduction. In this paper, the development and evaluation of the composite lattice structure corresponding to the entire process from design, analysis, fabrication, and evaluation of large-scale cylindrical and conical composites lattice structure were performed. To be applicable to actual projectiles and guided weapons, we developed a cylindrical lattice structure with a diameter of 2,600 mm and a length of 2,000 mm, and a conical lattice structure with an upper diameter of 1,300 mm, a lower diameter of 2,500 mm, and a length of 900 mm. The performance of the developed composite lattice structure was evaluated through a load test.