• 한국항공우주학회지
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• 제50권2호
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• pp.75-82
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• 2022

내부 압력과 압축하중을 받는 발사체 추진제 탱크 구조의 좌굴 하중을 비파괴적으로 예측할 수 있는 기법이 필요하다. 기하학적 초기 결함이 존재하는 단순 원통 구조의 전역 좌굴 하중은 좌굴이 발생하지 않는 범위에서의 고유진동수-압축하중의 상관관계를 이용한 Vibration correlation technique (VCT)을 사용하여 비파괴적으로 예측 가능하다. 본 연구에서는 내부 압력과 압축하중을 동시에 받는 추진제 탱크 구조 형태인 얇은 금속재 단순 원통 구조의 진동 및 좌굴 시험을 수행하였고 VCT를 이용하여 전역 좌굴 하중을 예측하였다. 두께가 얇은 구조의 진동 시험을 위해 스피커를 이용한 비접촉식 가진 방법을 이용하였고 응답은 고분자 압전 센서(PVDF)로 측정하였다. VCT로 예측된 전역 좌굴 하중을 좌굴 시험에서 측정된 좌굴 하중과 비교하여 비파괴적 전역 좌굴 하중 예측 기법을 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권9호
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• pp.653-661
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• 2020

본 논문에서는 우주 발사체 추진제 탱크 구조인 등방성 격자 원통 구조의 경량 설계를 위하여 축 방향의 압축력과 내부 압력을 함께 고려하여 좌굴 Knockdown factor를 수치해석 연구를 통하여 새롭게 정립하였다. 등방성 격자 원통 구조의 유한요소 모델링 및 비선형 후좌굴 해석을 위하여 비선형 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하였다. 본 연구 결과, 축 방향의 압축력과 500 kPa의 내부 압력을 함께 받는 등방성 격자 원통 구조의 전역 좌굴 하중 및 좌굴 Knockdown factor가 축 방향의 압축력만을 받는 원통 구조에 비해 각각 304% 및 53%만큼 증가하였다. 따라서 발사체 탱크 구조의 좌굴 설계 시, 내부 압력과 압축력을 함께 고려한 본 연구의 좌굴 Knockdown factor를 이용할 경우, 내부 압력을 고려하지 않은 설계에 비하여 경량 구조 설계가 가능함을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권4호
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• pp.321-328
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• 2021

본 연구에서는 우주 발사체의 복합재 추진제 탱크 구조의 경량 설계를 위하여 좌굴 Knockdown factor를 ABAQUS를 이용한 수치해석 기반으로 새롭게 도출하였다. 복합재 원통 구조의 다양한 두께비(R/t)와 세장비(L/R)를 적절히 고려하였으며, 기하학적 초기 결함을 Single Perturbation Load Approach를 이용하여 구현하였다. 두께비 = 500 및 세장비 = 2.04를 갖는 복합재 원통 구조의 모델의 경우, NASA의 기존 좌굴 설계 기준보다 약 84.38%만큼 좌굴 Knockdown factor가 높게 도출되어 본 연구의 좌굴 설계 기준을 이용할 경우 복합재 추진제 탱크의 경량 구조 설계가 가능함을 확인하였다. 더불어, 복합재 원통 구조의 두께비와 세장비가 각각 증가함에 따라 전역 좌굴 하중과 좌굴 Knockdown factor가 모두 감소하는 경향을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제34권5호
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• pp.283-289
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• 2021

본 연구에서는 압축력을 받는 얇은 복합재 원통 구조에 대하여 기하학적 혹은 하중에 대한 초기 결함 모델을 이용하여 수치해석적으로 좌굴 Knockdown factor를 새롭게 도출하였다. 전역 좌굴이 발생하기 이전에 타원형상의 변형 형상을 갖는 복합재 원통 구조를 사용하였다. 복합재 원통 구조의 기하학적 초기 결함만 고려하기 위하여 Single Perturbation Load Approach를 이용하였으며, 기하학적 초기 결함과 더불어 하중 불균일을 함께 구현하기 위하여 Single Boundary Perturbation Approach를 사용하였다. 기하학적 초기 결함 모델의 좌굴 Knockdown factor는 NASA의 기존의 좌굴 Knockdown factor보다 약 84% 높게 도출되었으며, 좌굴 시험에 비하여서는 약 9% 낮게 도출되었다. 기하학적 초기 결함과 하중 불균일을 함께 고려하는 모델의 좌굴 Knockdown factor는 NASA의 좌굴 Knockdown factor에 비하여서는 약 75% 높게, 그리고 좌굴 시험보다 약 14% 낮게 계산되었다. 따라서, 본 연구의 좌굴 설계 기준은 고려된 초기 결함 모델과 상관없이 기존의 좌굴 설계 기준에 비하여 경량 설계의 제공이 가능함과 동시에 좌굴 시험 대비 적절히 보수적인 설계 기준을 제공할 수 있음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권5호
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• pp.421-426
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• 2010

본 논문에서는 코너에서 대각선방향으로 인장하중을 받고 있는 접힌자국이 있는 사각형 멤브레인에서 두께가 주름 거동에 미치는 영향을 기하학적 비선형 후좌굴 유한요소해석을 통하여 연구하였다. 멤브레인은 쉘 요소로 모델링 하였고 좌굴을 발생시키기 위하여 면외방향으로 미소의 무작위성 기하학적 결함을 메쉬에 가하였다. 해석은 접히지 않은 원멤브레인과 수직방향으로 접힌 멤브레인에 대해 수행하였고 그 결과를 비교하였다. 해석결과 멤브레인의 두께가 감소함에 따라 주름의 발생과 성장을 크게 촉진함을 알 수 있었다. 또한 접힌 자국의 초기 전개각이 증가할수록 국부주름의 낮은 하중에서 발생하였으나 전역주름으로의 성장은 지연되는 경향을 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권9호
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• pp.851-858
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• 2008

본 논문에서는 수직방향으로 접은 사각형 멤브레인의 주름 거동을 기하학적 비선형 후좌굴 해석을 사용하여 연구하였다. 멤브레인은 쉘 요소로 모델링 하였고 하중은 멤브레인의 코너에서 대각선 방향으로 가하였다. 해석에는 다양한 각도의 초기 전개각을 가지는 멤브레인을 고려하였고 접힌 자국이 없는 경우에 대해서도 해석을 수행하여 그 결과를 비교하였다. 해석결과 주름은 큰 코너하중이 가해진 지역에서 국부적으로 발생하였는데, 이 국부 주름은 하중 비의 증가에 따라 점차 성장하여 전역 주름으로 발전하였다. 또한 주름의 발생 및 성장 거동은 접힌 자국의 초기 전개각에 좌우되는 경향을 보였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.671-682
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• 2012

박스형 거더나 박공형 철골조 프레임에서 주름웨브보의 사용은 최근 많이 늘어가고 있다. 그 이유는 얇은 주름웨브보를 사용함으로서 압연형강이나 용접을 이용한 조립보에 비해 중량을 크게 줄일 수 있으며, 박판의 좌굴은 주름이 막아줄 수 있기 때문이다. 자동생산기술의 향상으로 인해 주름웨브를 가진 단위 부재를 양산할 수 있게 되어 적용분야가 확장되고 있으며, 주름웨브보의 부재 제원을 고려한 최적설계의 구현이 필요하게 된다. 이를 위해 본 논문에서는 주름웨브보의 생산부재 데이터를 고려한 이산화 최적구조설계 프로그램을 개발하여 집중하중과 등분포하중을 받는 주름웨브 단순보에 대해 적용하였다. 최소중량을 목적함수로, 세장비, 응력 및 처짐을 제약조건으로 채택하고, 전역최소값을 탐색하기 위해서 유전자 알고리즘을 채택하였으며, 생산부재의 번호를 불연속설계변수로 이용하였다. 최종적으로 해석설계의 검증을 위해서 이산화 최적설계 결과를 연속일 때의 결과와 비교하였으며, 최적단면 특성에 대해 분석하였다.