탄소성해석을 이용한 파열판의 파열예측

Abstract

파열판은 고압장치에서 안전장치로써 사용하고 있으며, 추진기관에서는 파열을 임의로 제어하기 위한 장치로써 사용한다. 본 논문은 파열판의 파열압력 시험결과와 유한요소해석 결과를 비교하기 위한 것이다. 본 논문에서는 AISI 316L을 이용하여 제작한 파열판의 파열시험을 수행하였으며, 탄소성 물성치와 진 응력-변형률 관계의 다양한 가정을 이용하여 파열판의 파열압력을 계산하였다. 파열시험과 탄소성해석 결과를 통하여 파열판의 크기에 대한 파열압력의 변화를 확인하였다. 시험과 유한요소해석을 통해 파열압력은 파열판의 크기에 의존하며, 탄소성해석을 수행한 결과 다중 선형 응력-변형률 선도만이 의미있는 예측치를 계산할 수 있었다. 파열시험을 통하여 파열판의 크기에 따라 파열위치가 다르다는 것을 확인할 수 있었다. 시험과 해석 결과는 파열판의 크기 변화를 통하여 파열판의 파열압력을 제어하기 위해 사용할 수 있다. Rupture disks are a kind of safety device in high pressure equipment and they are used to control rupture pressure in the solid rocket motor. In this paper, a series of rupture experiments was performed using rupture disks made of AISI 316L and rupture pressure of rupture disks was calculated through various assumptions in relation between elasto-plastic material properties and true stress-strain curve. Experiment and FEA indicated rupture pressure is determined by size of rupture disks. As a result of elasto-plastic analysis, only multi-linear stress-strain curve was able to calculate meaningful estimations. Experimental results also showed rupture location are decided by the size of rupture disks. Experimental and FEA results will be applied to control rupture pressure of disks.