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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

김문국 (충남대학교, 忠南大學校 大學院)

지도교수
김인걸
발행연도
2019
저작권
충남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수10

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

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발사체 부속품 전개와 인공위성 분리, 태양광 패널에 전개 등에 사용되는 파이로 장치의 폭발로 인한 충격을 파이로 충격이라고 한다. 이러한 충격으로 인해 인공위성의 전자 장비가 손상될 수 있다. 따라서 전자 장비는 파이로 충격에 대한 충격응답스펙트럼 요구사항을 충족시켜야한다. 이러한 요구사항은 파이로 장치와 탑재 위치에 따라 다르게 제공하며 요구사항 검증을 위해 실제 파이로 장치 폭발을 사용할 수 있지만, 높은 비용과 위험성으로 파이로 충격을 모사할 수 있는 기계적인 모사 장치를 사용한다.
금속-금속 충돌을 이용하여 충격체와 공진 장치의 동적 거동으로 파이로 충격하중을 모사하고 충격체와 공진 장치 형상을 조절하여 충격응답스펙트럼을 조정할 수 있다. 하지만 금속-금속 충돌, 공진 장치 동적 거동을 예측하는 것은 어렵기 때문에 충격응답스펙트럼을 직접 예측하는 것에 어려움이 있다. 때문에 반복 시험을 통한 경험적인 방법으로 시험 장치가 설계되고 이에 따른 비용과 시간이 증가하게 된다.
본 논문에서는 시험 장치의 설계에서 비용과 노력을 줄이기 위한 설계 방법을 제안하였다. 축소형 실험을 통해 충격 거동을 확인하고 유한요소해석을 기법을 검증하였다. 이후 충격체, 공진 장치, 시험 대상체를 각각 질량, 강성의 3자유도 시스템으로 이상화하여 충격응답스펙트럼과의 관계를 도출한다. 요구하는 충격응답스펙트럼과의 차이가 최소가 되도록 하는 최적화 알고리즘을 이용하여, 최적화된 질량과 강성을 통해 요구되는 충격응답스펙트럼을 충족시킬 수 있는 파이로 충격 모사 장치의 형상을 결정한 후 유한요소해석과 실험을 통해 충격응답스펙트럼을 계산하고 요구되는 충격응답스펙트럼과 비교하여 검증한다. 본 연구를 통해 파이로 충격 모사 시험 초기 설계 시 충격체, 공진 장치 설계에 소요 되는 시간 비용이 감소될 것으로 기대된다.

목차

1. 서 론 1
1.1 연구 배경 및 필요성 1
1.2 연구 목표 및 내용 4
2. 이론적 배경 6
2.1 충격응답스펙트럼(Shock Response Spectrum) 6
2.2 Hertz 접촉이론을 이용한 하중이력 계산 8
2.3 3-자유도 감쇠 시스템의 강제 가진 운동 9
2.4 최적설계 기법 11
3. 파이로 충격모사 시험 13
3.1 파이로 충격모사 시험 13
3.2 충격 하중이력 계산 22
4. 파이로 충격모사 시험장치 최적화 26
4.1 시험장치 구상 26
4.2 파이로 충격모사 장치 이상화 28
4.3 다자유도 모델 충격응답스펙트럼 최적화 32
4.4 시험장치 설계 40
5. 결과 및 고찰 45
5.1 유한요소 해석 45
5.2 충격응답스펙트럼 비교분석 46
6. 결론 50
참고문헌 52
Abstract 54

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