초록
필라멘트 와인딩 연소관의 제작에 있어서 라이너 표면의 형상과 와인딩되는 섬유각도는 제작 공정상의 편의와 제작 후 구조물의 성능에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 두 개의 반구를 합친 험상의 라이너 위에 와인딩된 로켓 연소관의 유한 요소 해석을 수행하였다. 32개의 스트레인 게이지를 표면에 부탁한 후 수압실험을 실시하여 유만 요소 해석 과정을 검증하였고, 웨이퍼(wafer)를 통한 국부적 보강 방법에 대한 해석을 수행하였다. 파손에 따른 재료의 비선형 거동을 고려한 점진적 파손 해석을 통해 연소관의 과열 압력과 취약부위에 대한 연구를 수행하였다.
Filament wound structures such as pressure tanks, pipes and motor cases of rockets are widely used in the aerospace application. The determination of a proper winding angle and thickness is very important to decrease manufacturing difficulties and to increase structural efficiency. In this study, possible winding angles considering the slippage between a fiber and a mandrel surface are calculated using the semi-geodesic path equation. In addition, finite element analysis using ABAcUS are performed to predict the behavior of filament wound structures considering continuous change of winding angle along the dome part. The water-pressuring tests of 3rd stage motor case are performed to verify the analysis procedure. The strain gages are attached on the surface in the fiber direction. Progressive failure analysis is performed to predict the burst pressure and the weakest region of the motor case. The effect of reinforcement is also studied to increase its performance.
