• Composites Research
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• 제19권1호
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• pp.22-28
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• 2006

금속재 라이너를 갖는 복합재 압력용기는 라이너의 반복 수명 향상을 위해 제조 공정 중 라이너가 압축잔류응력을 갖도록 하는 자긴처리 공정을 적용할 수 있다. 본 연구에서는 자긴처리에 의한 라이너의 압축잔류응력과 이후의 응력 거동을 정확히 예측할 수 있는 유한요소해석 기법을 제시하고, 이러한 해석 결과를 바탕으로 복합재 압력용기의 반복 수명을 예측할 수 있는 방법을 제안한다. 재료 및 기하학적 비선형성을 고려한 3차원 비선형 유한요소해석을 통해 라이너의 응력 거동을 정확히 예측하고, 압력용기의 반복수명을 결정짓는 파라미터로 금속재 라이너의 폰미세스 응력을 도입한다. 라이너 재료에 대한 피로시험과 복합재 압력용기 시제품에 대한 반복시험을 통해 제안된 방법의 타당성과 유효성을 입증한다.

• 한국가스학회지
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• 제17권6호
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• pp.46-51
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• 2013

복합재 압력용기는 높은 비강성과 비강도 그리고 내피로성으로 수소연료전지자동차와 천연가스자동차에 사용된다. 이음매가 없는 일체형 라이너를 갖는 복합재 압력용기는 고강도 탄소섬유와 에폭시 레진으로 라이너 전체를 감싼다. 본 연구에서는 구조적으로 취약한 너클 부위와 압축잔류응력을 고려하여 필라멘트 와인딩 패턴과 자긴압력 설계 기법을 제시하였다. 복합재 압력용기 시제품에 대한 압력반복시험을 통해 제안된 방법을 검증한다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
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• pp.275-280
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• 2008

To improve the durability of a hydrogen pressure vessel which is applied high-pressure, it needs the autofrettage process which induces compressive residual stress in the Aluminum liner. This study presents the elasto-plastic analysis to predict the behavior of structure accurately, and the Tsai-Wu failure criterion is applied to predict failure of pressure vessel of Aluminum liner and composite materials. Generally, plastic analysis is more complex than elastic analysis and has much time to predict. To complement its weakness, the AxicomPro(EXCEL program), applied radial return algorithm and nonlinear classical laminate theory (CLT), is developed for predicting results with more simple and accurate than the existing finite element analysis programs.

• 소성∙가공
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• 제17권4호
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• pp.292-301
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• 2008

Type 2 compressed natural gas(CNG) storage vessels for automobiles are becoming widely used. They are not only supplied to automakers in Korea, such as Hyundai Motors, but increasingly, they are being exported overseas. Autofrettage is a process that produces beneficial residual stresses in a vessel by subjecting it to excessive internal pressure. This strengthens the vessel and improves its fatigue resistance. This paper presents research investigating the autoftettage process and residual stresses it produces in type 2 CNG storage vessels. A finite element analysis technique and a closed form equation are used. Then, fatigue resistance is analyzed through a fatigue evaluation performed according to ASME section VIII.

• Composites Research
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• 제23권6호
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• pp.7-13
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• 2010

CNG 차량에서 실사용 중 Type3 복합재료 압력용기의 외부 복합재 층에 결함이 발생된다면, 용기의 구조적 성능 즉, 원래의 설계수명보다 반복수명이 감소되는 현상을 초래할 수 있다. 이에 따라, 본 연구에서는 복합재 결함을 고려한 복합재료 압력용기의 유한요소 모델링과 해석 기법을 제시하였다. Type3 복합재료 압력용기의 유한요소해석은 자긴처리 공정에서 알루미늄 라이너의 소성 변형으로 인해 경로 의존적 현상을 보이므로, 실사용 중 결함이 발생되는 실제 환경을 고려한 해석에서 결함은 자긴압력 이후에 도입되어야한다. 이러한 상황의 사실적인 시뮬레이션을 위해, 해석의 중간단계에서 결함이 도입되는 유한요소 모델링과 해석 기법이 제시되었으며, 해석결과는 해석의 시작단계에서부터 모델에 초기결함을 내포하는 일반적 유한요소해석과 비교되었다. 제안된 해석 기업은 Type3 복합재료 압력용기의 복합재층 손상에 따른 영향성 평가 및 실사용 중에서의 검사 기준을 마련하는데 효과적으로 사용될 수 있다.

• 한국정밀공학회지
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• 제20권1호
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• pp.205-213
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• 2003

The fiber reinforced composite material is widely used in the multi-industrial field where the weight reduction of the infrastructure is demanded because of their high specific modulus and specific strength. It has two main merits which are to cut down energy by reducing weight and to prevent explosive damage preceding to the sudden bursting which is generated by the pressure leakage condition. Therefore, Pressure vessels using this composite material in comparison with conventional metal vessels can be applied in the field such as defense industry, aerospace industry and rocket motor case where lightweight and the high pressure are demanded. In this paper, for nonlinear finite element analysis of E-glass/epoxy filament winding composite pressure vessel receiving an internal pressure, the standard interpretation model is developed by using the ANSYS, general commercial software, which is verified as the accuracy and useful characteristic of the solution based on Auto LISP and ANSYS APDL. Both the preprocessor for doing exclusive analysis of filament winding composite pressure vessel and postprocessor that simplifies result of analysis have been developed to help the design engineers.

• 한국정밀공학회지
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• 제32권3호
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• pp.269-277
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• 2015

Compressed natural gas (CNG) composite vessels for vehicles have been generally made of 34CrMo4 for a inner liner part and E-glass/epoxy for a composite layer part. But, there is a problem of material loss of CNG composite vessels used in vehicles due to the design of excessive thickness of the liner. And, light weight of the CNG composite vessel is required for improving fuel efficiency. In this study, optimal design for CNG composite pressure vessel was performed by using basalt fiber, which is the environment-friendly material having a good mechanical strength. The optimal thickness of each part (inner liner and composite layer) was determined by theoretical analysis and FEA for satisfying structural safety and lightweight of the vessel. Also, for improving fatigue life, optimal autofrettage pressure was derived from FEA results.

• 한국정밀공학회지
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• 제20권8호
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• pp.21-29
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• 2003

This paper describes a research work on the development of computer-aided design system for deep drawing & ironing of a high pressure vessel. An approach to the system is based on the knowledge-based rules. Knowledge for the system is formulated from plasticity theories, handbook, experimental results and empirical knowledge of field experts. An attempt is made to link programs incorporating a number of expert design rules with the process variables obtained by commercial FEM software, DEFORM and ANSYS, to form a useful package. It is composed of five main modules, which are calculation of product thickness, input, production feasibility check, process planning, and autofrettage process modules and two submodules, which are folding check and process variable verification submodules. Programs for the system have been written in AutoLISP on the AutoCAD 2000 using personal computer. The developed system makes it possible to design and manufacture large high pressure vessel requiring D.D.I. process more efficiently.

• Composites Research
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• 제26권1호
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• pp.7-13
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• 2013

본 연구에서는 특수강과 복합재료를 사용한 이중구조 실린더의 설계를 위한 해석에 대해서 기술하였다. 특수강과 복합재의 이중구조는 제품의 특성에 적합한 물성을 유지하면서도 무게를 절감해 줄 수 있으며, 이로 인해 고탄성 저중량을 필요로 하는 각종 지상무기 산업분야와 항공분야, 스포츠 관련 분야 등에 점차 확대 적용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 하나의 설계에 복합재의 적층각, 종류 등을 바꾸어 가며 이중구조의 설계에 가장 적합한 복합재 적용 방법을 찾기 위해 해석을 실시하였다. 또한 해석의 결과 값들의 비교를 통해 본 연구 설계목표에 가장 알맞은 복합재 적용 방법을 제시하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.656-660
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• 2002

The fiber reinforced composite material is widely used in the multi-industrial field where the weight reduction of the infrastructure is demanded because of their high specific modulus and specific strength. Pressure vessels using this composite material in comparison with conventional metal vessels can be applied in the field where lightweight and the high pressure is demanded from the defense and aerospace industry to rocket motor case due to the merits which are energy curtailment by the weight reduction and decrease of explosive damage precede to the sudden explosion which is generated by the pressure leakage condition. In this paper, for nonlinear finite element analysis of E-glass/epoxy filament winding composite pressure vessel receiving an internal pressure, the standard interpretation model is developed by using the ANSYS 5.7.1, the general commercial program, which is verified as the accuracy and useful characteristic of the solution based on Auto LISP and ANSYS APDL. Both the preprocessor for doing exclusive analysis of filament winding composite pressure vessel and postprocessor that simplifies result of analysis have been developed to help the design engineers.