Water Mist Lance 관통해석 결과

제 4 장 Water Mist Lance 연구결과

4.1 Water Mist Lance 관통 해석

Fig. 47 ~ Fig. 49는 컨테이너 벽면과 Model 2가 충돌하였을 때 이들 유한 요소모델의 상태를 나타내고 있으며, Fig. 50 ~ 51은 충돌결과로 인한 컨테이너 벽면과 Model 2의 첨단부분에 발생하는 최대 등가응력을 시각적으로 나타내 었다. 해석결과 충돌로 인해 컨테이너 벽면은 파공이 발생하지 않았고, Water Mist Lance 자체는 항복응력 이하로 변형이 발생되지 않았기 때문에 본 연구에 서 목표로 하는 Water Mist Lance 첨단 부분의 설계가 부적합한 것으로 판단 하였다.

Fig. 52는 Water Mist Lance Model 3(첨단부분 원뿔 모양을 한 부분의 길이 가 15 mm)의 관통응답거동을 나타내었다. Model 1과 같이 0.02초간 해석을 수 행하였고, 0.011초에 최대응력이 발생하는 순간이며, 0.02초에 MODEL 3의 첨 단부분이 컨테이너 벽면을 관통한 모습을 나타내었다.

Fig. 53 ~ Fig. 55는 컨테이너 벽면과 Model 3이 충돌하였을 때 이들 유한 요소모델의 상태를 나타내고 있으며, Fig. 56 ~ 57은 충돌결과로 인한 컨테이너 벽면과 Model 3의 첨단부분에 발생하는 최대 등가응력을 시각적으로 나타내 었다. 해석결과 충돌로 인해 컨테이너 벽면은 인장강도를 벗어나 파공이 발생 하였으며, Water Mist Lance 자체는 항복응력 이하로 변형이 발생되지 않았기 때문에 본 연구에서 목표로 하는 Water Mist Lance 첨단 부분의 설계가 적합 한 것으로 판단하였다.

Fig. 58은 Water Mist Lance Model 4(첨단부분 원뿔 모양을 한 부분의 길이 가 17.5 mm)의 관통응답거동을 나타내었다. Model 1과 같이 0.02초간 해석을 수행하였고, 0.011초에 최대응력이 발생하는 순간이며, 0.02초에 MODEL 4의 첨단부분이 컨테이너 벽면을 관통한 모습을 나타내었다.

Fig. 59 ~ Fig. 61은 컨테이너 벽면과 Model 4가 충돌하였을 때 이들 유한 요소모델의 상태를 나타내고 있으며, Fig. 62 ~ 63은 충돌결과로 인한 컨테이너 벽면과 Model 4의 첨단부분에 발생하는 최대 등가응력을 시각적으로 나타내 었다. 해석결과 충돌로 인해 컨테이너 벽면은 인장강도를 벗어나 파공이 발생 하였으나, Water Mist Lance 자체는 항복응력을 벗어나 변형이 발생되어 본 연

구에서 목표로 하는 Water Mist Lance 첨단 부분의 설계가 부적합한 것으로 판단하였다.

마지막으로 Fig. 64는 Water Mist Lance Model 5(첨단부분 원뿔 모양을 한 부분의 길이가 20 mm)의 관통응답거동을 나타내었으며, Model 1,2와 같이 0.011초 지점이 충돌 순간이며, 0.012초에 MODEL 5에 의해 컨테이너 벽면이 파공된 모습을 나타내었다.

Fig. 65 ~ Fig. 67은 컨테이너 벽면과 Model 5가 충돌하였을 때 유한요소 모델의 형상이며, Fig 68 ~ Fig. 69는 충돌결과로 컨테이너 벽면과 Model 5의 첨단부분이 변형된 형상과 충돌로 인해 이들에 작용한 최대 등가응력을 시각화 하여 나타내었다. 해석결과 컨테이너 벽면은 인장강도를 벗어나 파공이 발생되 었지만, Water Mist Lance Model 5는 첨단 부분이 인장강도에는 이르지 않았 지만 항복응력을 벗어나 심한 변형이 발생되었으므로 요구 성능을 확보하지 못 한 것으로 판단하였다.

따라서, Water Mist Lance로 가장 적합한 해설결과를 낸 Model 3이 본 연구 에서 가장 적합한 것으로 판단하였다.

추가적으로 Water Mist Lance의 각 모델에 대한 등가응력 결과는 Table 18에 정리하였다.

Fig. 40 Penetration Response Behavior of Water Mist Lance Model 1

Fig. 41 Penetration Response Behavior of Water Mist Lance Model 1

Fig. 42 Penetration Response Behavior of Container 1

Fig. 43 Penetration Response Behavior of Water Mist Lance 1

Fig. 44 Max. Equivalent Stress of Container 1

Fig. 45 Max. Equivalent Stress of Water Mist Lance 1

Fig. 46 Penetration Response Behavior of Water Mist Lance Model 2

Fig. 47 Penetration Response Behavior of Water Mist Lance Model 2

Fig. 48 Penetration Response Behavior of Container 2

Fig. 49 Penetration Response Behavior of Water Mist Lance 2

Fig. 50 Max. Equivalent Stress of Container 2

Fig. 51 Max. Equivalent Stress of Water Mist Lance 2

Fig. 52 Penetration Response Behavior of Water Mist Lance Model 3

Fig. 53 Penetration Response Behavior of Water Mist Lance Model 3

Fig. 54 Penetration Response Behavior of Container 3

Fig. 55 Penetration Response Behavior of Water Mist Lance 3

Fig. 56 Max. Equivalent Stress of Container 3

Fig. 57 Max. Equivalent Stress of Water Mist Lance 3

Fig. 58 Penetration Response Behavior of Water Mist Lance Model 4

Fig. 60 Penetration Response Behavior of Container 4

Fig. 61 Penetration Response Behavior of Water Mist Lance 4

Fig. 62 Max. Equivalent Stress of Container 4

Fig. 63 Max. Equivalent Stress of Water Mist Lance 4

Fig. 64 Penetration Response Behavior of Water Mist Lance Model 5

Fig. 65 Penetration Response Behavior of Water Mist Lance Model 5

Fig. 66 Penetration Response Behavior of Container 5

Fig. 67 Penetration Response Behavior of Water Mist Lance 5

Fig. 68 Max. Equivalent Stress of Container 5

Fig. 69 Max. Equivalent Stress of Water Mist Lance 5

Division Model 1 Model 2 Model 3 Model 4 Model 5 Maximum

Equivalent Stress(MPa)

Container 272.0 303.2 369.4 402.4 612.6 Lance 139.1 162.1 148.4 211.4 330.6 Table 18 Analysis Results of Equivalent Stress