분자동역학을 이용한 액화수소 연료탱크의 수소취성화 파라메터 연구
Parametric Studies on Hydrogen Embrittlement in Liquified Hydrogen Tank using Molecular Dynamics Simulation
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초록
금속의 취성화는 수소와 접촉하는 구조물을 안정적으로 설계하는데 있어서 큰 문제가 되어왔다. 본 논문에서는 분자동역학 해석을 통해 균열선단 주변에 모인 수소원자들이 전위 이동 현상을 억제하고, 이로 인해 벽개 파괴 현상이 발생하는 것을 확인하였다. 다양한 수소 농도, 하중 속도, 수소 확산 속도 등을 바꾸어 가며 분자동역학 해석을 수행하였고, 이에 따른 수소 취성화를 최소화시킬 수 있는 조건들을 조사하였다. 분자동역학 해석 결과는 기존의 실험결과와 잘 일치하였으며 이를 바탕으로 수소 취성화 현상을 정량화하여 평가하였다.
Abstract
Hydrogen embrittlement in metals has been a serious issue with regard to structural safety. In this study, molecular dynamics simulationsrevealed that the aggregation of hydrogen atoms at the crack tips suppresses the dislocation emission and thus results in cleavage fracture. Aseries of molecular dynamics simulations were performed considering factors such as the concentration of hydrogen atoms, loading rate, anddiffusion coefficient. We investigated the conditions that minimize hydrogen embrittlement. The simulation results were consistent with theexperimental results and used to quantify hydrogen embrittlement.
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