In this study, the structural integrity of the composite rocket motor case of a space launch vehicle was evaluated by conducting compression and bending tests. Two composite rocket motor case specimens with different stacking patterns were prepared for each test, and a dedicated jig was designed and manufactured. The test procedure was developed and applied separately for compression and bending tests. By performing these tests, the composite rocket motor case structural safety was assessed.

비압축성 물체률 위한 일반적인 유한요소 공식화는 혼히 사용되는 사각형요소에서조차 압력해의 진동화 (oscillations ) 또는 pressure ~es 현상융 나타낸다. 압력해의 안정화률 위한 규준은 소위 BabuSka-Brezzi 안정조건이며， 위의 요소들은 이 조건율 만족시키지 못한다. 본 연구에서는 선형변위해와 상수값의 압력해률 갖는 사각형요소 사용시 압력해률 안정화시키기 위해 요소의 변에서 발생하는 불연속압에 근거한 압력연속여 분치률 사용한다. 이 압력여분치률 비압축성 탄성론으로부터 유도되는 QIPO요소에 적용하며 매개변수의 변 화에 따른 수치혜의 안정화의 정도률 연구한다. 압력해는 압력 여분치 사용시 안정화될 수 있으며， 혜의 안정 화는매개변수에 민감성을나타내었다.

자연산 해포석(Sepiolite, Mg8Si12O30(OH)4·12H2O)에 대해 물과 실리콘 오일을 압력매개체로 사용하여 압력 증가에 따른 구조적인 변화의 특성을 싱크로트론 X-선 회절 실험으로 연구하였다. 해포석은 실리콘 오 일을 압력매개체로 사용한 환경에서는 약 3.6GPa까지 압력의 증가에 따라 b-축이 비등방적으로 증가하는 음의 선형압축률(–0.0012 GPa-1)을 보이다가 7.7 GPa 에서는 감소하는 변화를 보였다. 물을 압력매개체로 사용한 실 험에서는 b-축의 압력에 따른 증가의 정도가 약 두 배로 커지며(–0.0025 GPa-1) 강화된 음의 선형 압축률과 비등 방적 압축 특성을 보이다가, 약 3.2 GPa, 280 ℃에서 스멕타이트 계열 광물인 스티븐자이트(Stevensite, Mg3Si4O10(OH)2·4H2O)로 상변화가 일어남이 XRD와 SEM을 통해 확인하였다. 해포석과 스티븐자이트의 체적 탄성률(K0)과 선형압축률(β)를 구조적, 화학적으로 유사한 다른 광물의 값들과 비교하여 그 의미를 고찰하였다.

본 연구는 섭입대 환경에서 다양한 액체들과 제올라이트와의 반응을 이해하기 위한 선행단계로, 섭 입대 내 대표 제올라이트 중 하나인 스틸바이트(NaCa4(Al9Si27)O72·28(H2O))의 압축거동을 관찰하였다. 물과 NaHCO3 용액을 매개체로 사용하였으며, 상압에서 최대 2.5 GPa까지 가압하였다. 1.0 GPa 이하에서는 두 실험 모두 0.001~0.004 GPa-1 범위의 낮은 선형압축률과 220(1) GPa의 높은 체적탄성률을 보였다. 이는 물분자 또는 양이온이 스틸바이트의 채널 내부로 유입되면서 구조가 매우 치밀해졌기 때문으로 추측된다. 반면, 1.0 GPa 이상에서는 두 실험의 경향이 다르게 관찰되었다. 물의 실험에서는 c축, NaHCO3의 실험에서는 b, c축의 선 형압축률이 모두 0.006(1) GPa-1으로 급격하게 증가하였다. 체적탄성률은 물과 NaHCO3의 실험에서 각각 40(1), 52(7) GPa의 값을 보여, 1.0 GPa 이전과 비교했을 때 압축률이 4배 이상 높아졌다. 이는 1.0 GPa 이상의 압 력에서 압력매개체 내 물이 얼기 시작하면서 스틸바이트 내부로 유입이 멈추었고, 단지 채널 내에서 양이온 및 물분자가 이동함에 따라서 생기는 현상으로 판단된다. 특히 NaHCO3의 실험에서는 소듐 양이온이 치환됨에 따라 구조 내부의 분포가 달라졌을 것으로 추측되며, 이는 (001)과 (020)피크의 상대강도 비율이 물의 실험과 다른 경향으로 나타난 것을 근거로 예상해볼 수 있다.

지구/행성 내부의 다양한 지질학적 과정을 이해하기 위해서는 고온-고압 환경에서 지구 내부 구성 물질의 특성을 이해하는 것이 필수적이다. 이러한 고압환경을 생성하기 위하여 사용되는 멀티 앤빌 프레스 (multi-anvil press)는 주로 상부맨틀조건의 극한 상황을 재현하는데 사용된다. 멀티 엔빌프레스의 지질학적 사 용을 위한 필수 보정 과정 중 하나는 압력을 생성하기 위한 프레스의 유압과 실제로 시료에 가해지는 압력 사이의 관계인 압력-부하 보정(pressure-load calibration)이다. 압력-부하 보정은 일반적으로 고온-고압 조건에 서는 결정질 물질의 상전이를 이용해서 이루어지는데, 고온에서의 경우와 달리 저온(상온)의 경우 상전이 과 정이 상대적으로 비효율적이므로 압력-부하 보정의 다른 방법론이 요구된다. 본 연구에서는 파이로프 조성 (Mg3Al2Si3O12)의 비정질(비정질 파이로프)의 상온에서의 압축(cold compression)에 따라 발생하는 영구적인 고 밀도화 현상(permanent densification)과 그 기원이 되는 알루미늄 배위 환경의 변화를 고해상도의 27Al MAS 및 3QMAS NMR 분광분석을 통해 정량화하고, 이로부터 압력에 따른 알루미늄의 배위수 변화를 이용해 14/ 8 HT 조립세트(assembly set)와 1,100톤 멀티 앤빌 프레스에 대한 상온에서의 압력-부하 보정을 수행하였다. 본 연구는 NMR분광분석을 이용하여 압력보정을 수행한 최초의 연구결과이며, 비정질 파이로프의 압축-감압에 따른 원자 단위에서의 비가역적 구조 변화는 섭입대 환경과 같은 저온 고압 환경에서 비정질 물질이 겪는 변 화와 그에 따른 지질학적 현상의 이해고양에 실마리를 제공한다.

선체를 구성하는 판부재는 일반적으로 면내하중과 횡하중의 조합하중이 작용하게 된다. 면내하중으로서는 주로 전체적인 선체거더의 휨과 비틀림에 의한 압축하중 및 전단하중이 있다. 횡하중은 수압과 화물압력에 의해서 작용하게 된다. 이러한 하중의 요소들은 항상 동시에 작용하는 것이 아니지만 한 개 이상의 하중이 존재하고 상호작용하게 된다. 그러므로, 좀더 합리적이고 안정적인 선박구조의 설계를 위해서는 이러한 조합하중이 선체판에 작응할 경우에 발생하게 되는 좌굴 및 최종강도거동의 상호관계를 좀더 자세히 분석할 필요가 있다. 실제로 선체판은 슬래밍과 팬팅과 같은 충격하중을 제외하고는 상대적으로 적은 수압이 작용하게 된다. 본 연구논문에서는 조합하중을 받는 선체판부재의 거동에 있어서 최종한계상태설계법에 기반을 둔 탄소성대변형 유한요소해석을 수행하였다. 본 연구에서는 압축하중과 횡하중이 판부재에 작용하였을 경우 횡하중의 크기에 따른 영향을 탄소성대변형 유한요소해석(ANSYS)을 수행하여 분석하였다.