정지궤도복합위성 추진계 배관망 구조해석

정규,임재혁,채종원,전형열 항공우주시스템공학회 2018 항공우주시스템공학회지 Vol.12 No.1

In this paper, the structural analysis of the Geostationary Korea Multi-Purpose Satellite-2 (GEO-KOMPSAT-2) tubing system is discussed, and the structural integrity of the tubing system is assessed by comparative analysis with the results of overseas partner AIRBUS. Securing structural reliability of the tubing system is a very important key element of the propulsion system of the GEO-KOMPSAT-2 satellite. Therefore, FE modeling of the propulsion tubing was carried out directly using the CAE program, and structural analysis was performed to evaluate the stress state under launch conditions. Hoop stress, axial stress, bending stress, and torsion stress were calculated according to diverse load conditions by using pressure stress analysis, thruster alignment analysis, sine qualification load analysis, and random qualification load analysis. From the results, the Margin of Safety (MoS) of the tubing system is evaluated, and we can verify the structural integrity of the tubing system when subjected to various launch loads. 본 논문에서는 정지궤도복합위성 추진계 배관망의 독자적인 구조해석을 실시하였고, AIRBUS의 구조해석결과와 비교분석을 통해 추진계 배관망의 구조적 건전성 및 해석방법의 신뢰성을 평가하였다. 추진계 배관망의 구조적 신뢰성 확보는 정지궤도복합위성 추진계의 매우 중요한 핵심요소이다. 따라서 CAE 프로그램을 통해 직접 추진계 배관망 모델링을 수행하였고, 발사환경에서 구조해석을 실시하여 응력을도출하였다. 내압응력해석, 조립정렬해석, 정현파진동해석, 랜덤진동해석의 하중조건에 따라 Hoop stress, Axial stress, Bending stress, Torsion stress를 구하였고, 이를 모두 고려한 von Mises 응력 계산 후 안전여유 결과 값을 도출함으로써 추진계 배관망의 구조적 건전성을 판단하였다.

항공기용 복합재료 다축 광학 구조의 진동해석에 관한 연구

김대영 ( Dae Young Kim ),곽재혁 ( Jae Hyuck Kwak ),이준호 ( Jun Ho Lee ),박광우 ( Kwang Woo Park ),정광영 ( Kwang Young Jeong ),전성식 ( Seong Sik Cheon ) 한국복합재료학회 2011 Composites research Vol.24 No.2

본 논문에서는 항공기에 장착되는 다축 구동 광학계에 대한 동역학 모델링을 하고, 다물체 동역학 해석프로그램을 사용하여 다축 구동 광학계의 모드해석, 사인파 해석 및 랜덤 진동해석을 하였다. 카메라 모듈의 물성으로는 Al6061-T6와 두 가지 형태의 탄소섬유 강화 복합재 물성을 적용하였으며, x, y, z 축의 가진에 따른 각 축의 응답을 구하여 서로 비교하였다. 해석 결과는 카메라 모듈의 경량화를 위해 사용될 수 있을 것으로 사료된다. In this paper, a dynamic model is proposed for multi-axis optical structure of an aircraft. Modal analysis, sine-wave analysis, and random vibration analysis are done using a muti-body dynamic program for the multi-axis optical structure. By applying Al 6061-T6 and two types of CFRP to the camera module, x, y, and z responses are found and compared according to each axis excitation. The results will be used for reducing the weight of the camera module.

랜덤 미세구조에 따른 입자 복합재료의 특성분석

박천,강영진,노유정,임오강 한국전산구조공학회 2017 한국전산구조공학회논문집 Vol.30 No.1

입자 복합재료는 입자의 형상, 크기 그리고 분포의 산포특성으로 인해 물성치의 편차가 존재하고, 입자 복합재료를 사용 한 시스템의 거동 또한 산포가 존재한다. 하지만 입자의 산포특성을 고려하기 어려우므로 균질화법을 사용하여 시스템의 거 동을 해석하거나 국부영역에서 미세구조를 적용하여 해석한다. 본 연구에서는 입자의 랜덤적 산포특성을 고려하기 위해 RMDFs(random morphology description functions)를 사용하여 랜덤 미세구조를 생성하였고, 단면 1차 모멘트를 사용하여 가우시안 함수의 수(N)와 입자의 산포특성의 관계를 분석하였다. 그리고 랜덤 미세구조 구조물의 거동을 분석하기 위하여 랜덤 미세구조를 전체에 반영한 외팔보에 multi-scale 해석을 수행하였다. 그 결과 입자의 산포특성과 외팔보의 처짐의 편차 는 N의 증가에 따라 감소하고 N=200에서 수렴하는 것을 확인하였다. Since shape, size and distribution of particles in particulate composites have spreaded characteristics, properties of particulate composites have variation and also system behavior using particulate composites have variation. However, it is difficult to consider spreaded characteristic of particles so that a system behavior is analysed using homogeneous techniques or using microstructure in local areas. In this study, for considering random variation of particles, RMDFs(random morphology description functions) are used to generate random microstructure and relationship between the number of gaussian functions and spreaded characteristic of particles was analysed using the geometrical moment of area. Also, multi-scale analysis was carried out for cantilever beam with full-random microstructure to study behavior of particulate composites structure. As a result, it is defined that spreaded characteristic of particles and the variation of deflections of cantilever beam are decreased as the number of Gaussian functions(N) is increased and converges at N=200

6U급 초소형위성 HiREV의 구조 설계 및 해석

신한섭,김해동 항공우주시스템공학회 2018 항공우주시스템공학회지 Vol.12 No.3

한국항공우주연구원에서는 지구관측을 위한 고해상도 영상 및 이미지 촬영을 위해 6U급 초소형 위성HiREV를 개발하였다. 6U급 초소형 위성은 1U/3U급 초소형 위성에 비하여 부피가 크기 때문에 1차 고유 진동수가 상대적으로 낮으며, 구조적 하중에 의한 큰 응력과 변형량이 생길 수 있어 구조 해석을 통한 검증이 필요하다. 본 논문에서는 임무 탑재체를 탑재하고 구조적 문제점을 보완하기 위한 6U급HiREV 위성의 구조체 설계에 대해서 설명하였고 가속도 하중 해석, 모달 해석, 랜덤 진동 해석 등의구조 해석을 수행하였으며, 6U급 HiREV의 구조체 설계가 구조적으로 안정성 있게 설계되었음을 입증하였다. 이러한 결과들은 향후 국내에서 다양한 임무에 적용될 6U급 초소형 위성의 구조체 개발 시 유용한 참고자료가 될 것으로 사료된다. The Korea Aerospace Research Institute has developed a 6U HiREV Nano-satellite for the observation of the earth using high resolution videos and images. Since the 6U Nano-satellite is bulky compared to the 1U/3U Nano-satellite, the first natural frequency is relatively low. Large equivalent stress and total deformation, due to structural load, can be generated. In this paper, the design of the 6U HiREV Nano-satellite is described and structure analysis, such as acceleration load analysis, modal analysis, and random vibration analysis are carried out. It is proven that the structural design of the 6U HiREV is stable. These results will be useful as reference materials for the development of additional 6U Nano-satellites, which will be applied to various future missions in KOREA.

미 군사규격을 적용한 레이더 전력공급용 이동식 컨테이너의 Random Vibration 해석

도재석(Jae-Seok Do),허장욱(Jang-Wook Hur) 한국기계가공학회 2022 한국기계가공학회지 Vol.21 No.9

랜덤진동 해석을 이용한 하이드라진 추력기의 강도 평가

고준복(JunBok Ko),이소담(Sodam Yi),박용수(YoungSoo Park),백기봉(KiBong Baek),이재원(Jaewon Lee),조승환(SeungHwan Cho) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.12

본 연구에서는 랜덤진동 하중 조건에서 강도를 평가할 수 있는 해석 기법을 정립하여, 1N급 하이드라진 추력기를 대상으로 구조 안전성을 평가 하였다. 추력기는 발사환경의 랜덤진동 조건에서 확률적으로 발생할 수 있는 최대 응력조건이 0~64.2 MPa로 소재 Haynes25의 항복강도 415 MPa를 초과하지 않아 구조적으로 안전함을 확인할 수 있었다. In this study, we set the CAE analysis method for random vibration loading condition to evaluate the safety of structure. and then we evaluate the safety for the 1 N-class hydrazine thruster. After the random vibration simulation, it was founded that the models have enough rigidity under the required environments

이중추력기모듈 브라켓 설계를 위한 랜덤진동 해석

이소담(Sodam Yi),고준복(Junbok Ko),이재원(Jaewon Lee),서석훈(Suhkhoon Suh),김수겸(Sukyum Kim),원수희(Suhee Won) 한국항공우주학회 2018 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2018 No.11

랜덤하중스펙트럼하에서 단일 모서리 균열을 가진 알루미늄 합금 2024-T3 판재의 균열진전에 관한 연구

황영진(Young Jin Hwang),강기경(Ki Kyung Kang),이석순(Seok Soon Lee) 대한기계학회 2001 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2001 No.3

Modern aircrafts are designed by the damage tolerance concept. Fatigue cracks will occur at the initial flaw such as micro flaws in the material and scratches during the material process, and stress concentration parts such as notches, fillets and rivet holes under the random loads. This cracks will propagate by the repeated loads and finally occur the failure. Therefore aircraft parts must be performed the fatigue test and prove the safety of the design life under the loads during the aircraft operation. In this study, we have tested and analyzed the crack propagation during the aluminum alloy 2024-T3 plate under the random loads. The crack lengths measured by the fractography analysis were compared to the analysis results with the retardation effect.

고속비행체 랜덤진동환경 해석기법 연구

김진형,은원종,신상준,이호준 한국항공우주학회 2014 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2014 No.4

우주발사체나 유도탄은 발사환경이나 고속의 비행환경에서 발생되는 매우 큰 동적 하중에 노출된다. 주요한 동적하중으로는 랜덤진동, 충격, 음향하중이 있으며 이에 대한 예측이 시스템의 설계 초기부터 필요하다. 본 연구의 목표는 고속비행 유도탄에 대한 운용환경을 분석하고 각각의 운용환경에서 발생하는 동적하중을 예측하여 비행체 임의의 위치에서 탑재장비 및 비행체의 동적하중 설계규격을 확보하기 위한 방법을 제시하고자 하는 것이다. 그 첫 번째 단계로, 본 논문에서는 유도탄은 대부분의 동적하중이 고주파 영역을 고려하여야하기 때문에 고주파수 진동 해석방법에 대한 연구를 수행하였다. Spacecrafts and Missiles are subject to very large dynamic loads which are excited by launch environments and in-flight environments. The dominant dynamic loads are random vibration, shock, and acoustic loads, It is important to predict their vibration level at the beginning of the design stage. The final objective of this study is to develop a methodology to predict the design specification of dynamic loads in vehicle and electronic units at an arbitrary position of the vehicle. It can be performed by analyzing operating environment of the vehicle and predicting dynamic loads which are generated by each operation environment. As a beginning of this study, it is shown the analysis methodology for the high frequency vibration range because most dynamic loads of missiles are considered in the high frequency vibration range.

국제우주정거장 활용 우주실험용 세포배양기의 진동 해석

정재연,이종원,김연규,이주희,최익현 한국항공우주학회 2015 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.4

국제우주정거장 활용 우주실험용 장비는 발사 시, 극심한 진동 환경에 노출되기 때문에 이 때 발생할 수 있는 진동에 대한 안전성을 평가하는 것이 필수적이다. 본 논문에서는 국제우주정거장 활용 우주실험용 세포배양기에 대한 사전 진동 해석을 수행하고 그 결과를 분석하였다. 실험장비의 고유 모드와 고유 진동수를 구하고 발사 시, 진동 스펙트럼을 이용하여 랜덤 진동 해석을 수행하였다. 이를 통해 진동에 따른 안전성을 검토하였으며 진동 특성을 파악하여 향후 비행모델 설계 시 여러 변수를 변화시켜 의도하는 공진주파수를 유도하는 최적 설계가 가능하다. The space experiment equipment on the International Space Station(ISS) will be exposed to severe vibration environment during the launching of a rocket. So, it is essential to evaluate the safety of the vibration caused by lift-off of rocket. In this paper, preliminary vibration analysis of bioreactor for ISS experiment was performed and the results were analyzed. Modal analysis and random vibration analysis using vibration spectrum were performed. And the safety of the vibration was studied and the vibration characteristics were analyzed. It is possible to derive the optimal design of the resonance frequency by changing the variables for flight model design.