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Hoop ring 시험방법을 이용한 복합재연소관의 섬유방향 물성 평가
황태경(Taekyung Hwang),박재범(Jaebyum Park),김형근(Hyungkun Kim),이상우(Sangwoo Lee) 한국추진공학회 2009 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11
섬유 방향 물성은 복합재 연소관의 내압 변형 및 파열 압력에 직접적인 영향을 미치므로, 우수한 성능의 복합재 연소관 개발을 위해서는 정확한 섬유 방향 물성 측정이 우선되어야 한다. 그러나 복합재 연소관의 섬유 방향 물성은 제작 공정 변수(와인딩 장비, 작업자, 작업환경 등)와 크기 효과에 의해 비교적 큰 영향을 받으므로 기존의 시편 시험 방법으로는 정확한 섬유 방향 물성 측정이 어렵다. 제품으로부터 다량의 링 시편을 채취, 시험할 수 있는 Hoop ring 시험 방법이 제시되었고, 실물 연소관의 수압 파괴 시험으로부터 구한 섬유 방향 물성과 근접된 좋은 일치를 나타내었다. The deformation and burst pressure of composite motor case highly depends on fiber material properties. Therefore, measuring exact fiber material properties is a priority item to develop a advanced composite motor case. However, the fiber material properties in composite motor case is very sensitive on the various processing variables (equipment, operator and environmental condition etc..)and size effect, so the fiber material properties can"t be measured exactly from the existing specimen test method. This paper suggests a newly developed test method, hoop ring test, that is capable of pressure testing with ring specimens extracted from real composite motor case. The results of hoop ring test showed excellent agreement with measured fiber material properties from hydro-burst test with full scale composite motor cases.
MATLAB/Simulink를 이용한 자동차용 고분자전해질형 연료전지 시스템의 단순화된 성능 모델링 연구
황태경(Taekyung Hwang),김경일(Kyungil Kim),신동유(Dongyou Shin),윤희준(Heejun Yoon),김한상(Han-Sang Kim) 한국자동차공학회 2011 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2011 No.11
This study is primarily concerned with the simplified performance modeling of automotive PEMFC(proton-exchange membrane fuel cell) systems. To this end, the PEMFC stack and BOP components(e.g. turbo blower, humidifier, and cooling circuit etc.) are modeled by using MATLAB/Simulink environment. As a result, the efficiency and performance of the automotive PEMFC system are mainly analyzed with various operating conditions. It is expected that the results of this study will contribute to the development of robust simulation tools for automotive PEMFC system.
돔 형상 변화에 따른 복합재 압력용기의 구조 거동 예측
황태경(Taekyung Hwang),박재범(Jaebyum Park),김형근(HyungKun Kim),도영대(Youngdae Doh) 한국추진공학회 2008 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.11
동일 보스 오프닝에 대해 여러 형상의 돔을 설계할 수 있는 복합재 압력용기용 형상 식이 제시되었고, 이러한 돔 형상 변화에 따른 복합재 압력용기의 성능(파열압력*내부용적/복합재무게) 변화를 유한요소 응력해석과 시험을 통해 규명하였다. 해석을 통해 예측한 돔 형상 변화에 따른 압력용기의 파열압력이 시험 결과와 좋은 일치를 나타내었다. 전반적으로 돔 형상이 낮아짐에 따라 압력용기 내부 용적이 증가하였으나, 파열 압력은 저하되는 현상을 나타내었다. 보스 오프닝 비(ρo)가 0.54 이상인 경우, 돔 형상이 낮아짐에 따라 파열 압력이 저하되어 성능 저하가 나타났다. 그러나 보스 오프닝 비(ρo)가 0.34이하 경우 돔 형상 변화에 따른 파열 압력 저하가 크지 않음으로 성능의 큰 변화가 없었다. Dome shape design method of filament wound (FW) composite pressure vessel, which can create various dome shape with fixed boss opening, was suggested. And, the performance indices (PV/W) for composite pressure vessel with same boss opening but different dome shape were investigated by finite element analysis (FEA) and hydro-test. The FEA showed good agreement with test results for burst pressure. Generally, as the dome shape of pressure vessel was changed to flat dome, the inner volume is increased and the burst pressure is decreased. In the case of above ρo=0.54, the performance index showed decreased value due to the low burst pressure. However, at ρo=0.35, the dome shape change brings not significant reduction of burst pressure and performance index.
노영희(Younghee Ro),황태경(Taekyung Hwang) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.12
본 논문은 다공성(porous)의 섬유강화복합재(Fiber Reinforced Plastics, FRP)를 소재로 한 연소관과 단열고무(Ethylene Propylene Diene Monomer, EPDM) 간 미접착 영역의 진전특성을 해석적으로 모사하였다. 그 해석방법으로 미접착 구간을 모델링 후 틈새(gap) 유압(fluid pressure)을 임의로 부여하는 정적해석과, 미접착 구간의 유동을 모델링 후 틈새 유압과 벌어짐의 상호작용을 반영한 유동-구조 연성해석(Fluid-Structure Interaction, FSI)을 수행한 후 그 결과를 비교하였다. 또한 동일한 방법으로 비다공성(non-porous) 연소관에 대한 해석을 수행하여 복합재 연소관의 다공성에 따른 미접착 특성을 비교하였다. In this paper, analytical simulations of debonding propagation characteristics for FRP/EPDM interface is performed. Static analysis is based on modeling the debonding region under artificial gap fluid pressure. FSI analysis is additionally accomplished with modeling the inner/outer/interlayer fluid. Moreover, the results that porus vs. non porus composite motor case with boundary and load conditions is simulated are compared.
복합재 압력용기의 성능지수 최대화를 위한 적층 설계변수 연구
정승민(Seungmin Jeong),황태경(Taekyung Hwang) 한국추진공학회 2018 한국추진공학회지 Vol.22 No.3
In this paper the laminate design parameters are researched to maximize the performance index of a composite pressure vessel. To maximize the performance index, the three design variables that the thickness of each of helical and hoop layers and the length of hoop layer are considered under the assumption of fixed internal space. To optimize the variables, the response surface method is introduced for construction of the surrogate model and the ANOVA(analysis of variance) is performed to evaluate the effects of the variables. The optimization problem is formulated to maximize performance index under the burst pressure constraint. To verify the effectiveness of the research, numerical analyses are performed for the optimum model.
복합재 압력용기의 성능지수 최대화를 위한 적층 설계변수 연구
정승민(Seungmin Jeong),황태경(Taekyung Hwang) 한국추진공학회 2017 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.5
본 연구에서는 복합재 압력용기의 성능지수를 최대화하기 위한 적층 설계변수의 영향도 평가 및 최적설계를 수행하였다. 복합재 압력용기의 성능지수에는 용기의 내부체적을 포함한 내압성능 및 경량화 개념이 함축되어 있다. 따라서 성능지수를 최대화하기 위하여 압력용기의 내부체적이 고정되어 있다는 가정 하에 헬리컬 및 후프 층의 두께와 후프 층의 길이, 총 세 가지 변수를 고려하였다. 선정된 변수들의 최적화를 위하여 대체모델의 구축에 필요한 반응표면법이 도입되었고, 변수의 영향도를 평가하기 위한 분산분석이 수행되었다. 최적설계 문제는 내압성능 제약조건 하에 성능지수를 최대화하는 문제로 정식화하였다. 도출된 최적화 모델에 대한 추가적인 수치해석을 통해 본 연구의 효용성을 입증하였다. In this paper the laminate design parameters are researched to maximize the performance index of a composite pressure vessel. The pressure-resistant performance and the light-weight concept with contained internal space are implied in the performance index. To maximize the performance index, the three design variables that the thickness of each of helical and hoop layers and the length of hoop layer are considered under the assumption of fixed internal space. To optimize the variables, the response surface method is introduced for construction of the surrogate model and the ANOVA(analysis of variance) is performed to evaluate the effects of the variables. The optimization problem is formulated to maximize performance index under the burst pressure constraint. To verify the effectiveness of the research, numerical analyses are performed for the optimum model.
복합재 압력용기의 구조 성능 및 품질 향상을 위한 공정 변수 최적화 연구
정승민(Seungmin Jeong),박병열(Byeongyeol Park),황태경(Taekyung Hwang) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.12
본 논문은 복합재 압력용기의 구조 성능 및 품질 향상을 도모하기 위한 공정 변수 최적화 연구에 관한 것이다. 복합재 압력용기의 구조 성능에 큰 영향을 미치는 층간 전단 강도는 일반적으로 수지의 섬유 함침성이 클수록 증가하기 때문에 이를 위해 공정 변수의 선정 및 최적화를 실시하였다. 선정된 공정 변수들의 최적조건을 찾기 위해 다구찌법을 이용함으로써 구조 성능 및 품질을 최적화할 수 있었다. 또한 도출된 최적조건의 검증을 위해 추가적인 제작 및 확인 실험을 실시하여 본 연구의 효과를 입증하였다. 결론적으로 습식 필라멘트 와인딩 시 수지 함침성을 최대화하기 위한 수지 점도의 최적조건을 찾는 것이 중요하며, 점도는 온도에 크게 좌우되므로 와인딩 시 온도제어가 필수적이라 판단된다. This paper focuses on the study on manufacturing parameters optimization to improve the structural performance and the quality of composite pressure vessels. Since the interlaminar shear strength which has a great influence on the structural performance is generally improved by increasing the resin impregnation, the manufacturing parameters optimization is performed. To improve structural performance and the quality, the Taguchi method is applied to the searching for the optimum conditions of manufacturing parameters. To verify the effectiveness of this research, the additional manufactures and experiments are conducted. Consequently, in the process of wet filament winding, the searching for the optimum conditions of the resin viscosity is important and the winding temperature should be controlled carefully because of its effects on the viscosity.