Dual Fuel 엔진용 이중관 벨로우즈 제작 공정의 최적화에 관한 연구Ⅰ - 좌굴해석 및 응력해석을 통한 설계 최적화 -
A study on the optimization of manufacturing processes of double wall bellows for dual fuel engine Ⅰ- Design optimization by buckling and stress analysis -
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초록
배기가스의 배출을 현저하게 저감시켜 강화된 환경규제에 적합한 DF 엔진의 고압 가연성 가스를 공급하기 위한이중관 가스 벨로우즈의 연구개발에 대한 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 최적화된 이중관 벨로우즈의 개발을위한 것으로, 내식성재료인 오스테나이트계 스테인리스강에 대하여 이중관으로 벨로우즈화하는 성형방법과 최적화된 용접 조건을 도출하여 다양한 성능평가를 통해 생산된 시제품의 신뢰성을 확보하기 위한 연구를 수행하였다. 본 연구의제1보에서는 최적화된 벨로우즈를 설계하기 위하여 구조설계, 좌굴해석 및 응력해석을 통해 좌굴 발생 하중 및 벨로우즈 응력을 해석하였다. 그 결과 엠보싱 형상을 가진 벨로우즈의 경우 좌굴 발생 하중이 약 1.6배 증가하였으며, 최대 설계압력보다 2배인 30.0 bar에서 어떠한 좌굴 및 스컴이 발생하지 않는다는 것을 확인하였다.
Abstract
Dual fuel engines are suitable for stricter regulations as they significantly decrease exhaust gas output. Hence, research and development of double wall bellows for dual fuel engines is important. In this study, optimum forming methods and welding conditions were derived to develop double wall bellows made of austenite stainless steel. The reliability of the prototypes was ensured by various performance evaluations. In this study, the buckling load and bellows stress were obtained by structural design, buckling, and stress analysis to design optimum bellows. As a result, the buckling load in the embossing shape of bellows increased by approximately 1.6 times, and no buckling and squirming occurred at 30.0 bar, which was twice that of the maximum design pressure.
참고문헌 (11)
- H. W. Lee, "A study of low temperature strength and fatigue strength of austentic stainless steel for membrane type LNG Tank", Journal of Korea Welding Society, 17(3), pp.198~202 (1999)
- Y. Goldfeld, "Design and optimization of laminated conical shells for buckling", Thin-Walled Structures, 43(1), pp.107~133 (2005)
- S. H. Ko, "Optimal design for a structure using design of experiment", KSMTE Annual Spring Conference, pp.34~39 (2001)
- 이상욱, "정밀 금속 벨로우즈 성형 및 스프링백 해석", 소성가공, 11(3), pp.231~237 (2002), 한국소성가공학회
- H. Y. Joe, "Structural Analysis and Finite Element Analysis of Bellows of General Design", 석사, Department of Mechanical Engineering,, pp.1995
- S. Igi, "Evaluation of mechanical behavior of new type bellows with two-directional convolutions", Nuclear Engineering and Design, 197(1-2), pp.107~114 (2000)
- B. K. Koh, "Development of finite element analysis program and simplified formulas of bellows and shape optimization", Journal of the KSME, 21(8), pp.1195~1208 (1997)
- B. S. Hwang, "Study on the Design and Behavior of Bellows under Loading Conditions", 석사, Department of Mechanical Design&Production Engineering, pp.1992
- H. J. Kim, "A Study on the Design of New Concept Ship’s U-type Bellows using Design of Experiment Methodology", 박사, Department of Mechanical Engineering, pp.2008
- 김평수, "INCOLOY 825합금 및 STS316L합금의 용접성과 성형성에 관한 기초적 연구", 한국마린엔지니어링학회지, 38(6), pp.698~703 (2014), 한국마린엔지니어링학회[DOI]
- 길상철, "LNG저장과 수송설비의 최신용접기술", 한국마린엔지니어링학회지, 40(1), pp.17~27 (2016), 한국마린엔지니어링학회[DOI]