並列タイトル等Cooling method of a double-lap bonded joint with a cryostat and refrigerator comprised cryogenic testing system
タイトル（掲載誌）宇宙航空研究開発機構研究開発資料 = JAXA Research and Development Memorandum
一般注記極低温推進剤を用いるロケットにおいて、極低温推進剤タンクの複合材料化は従来の金属製推進剤タンクと比べて機体構造重量の低減に効果的であり、そのようなタンク構造では複合材料と複合材料または金属材料と複合材料の接着構造も組立構造や配管との接続のために重要になってくる。接着継手試験片の極低温力学的特性評価試験の実施を目的として、複合材料積層板の極低温二軸試験用に開発された冷凍機式極低温環境槽に適用できるダブルラップ接着継手試験片用改良型冷却方式を紹介する。複合材料積層板の冷却方式を直接ダブルラップ接着継手試験片に適用することは、接着部を十分に冷却できない問題と、接着部を上下から抑え込むことにより適切に強度試験ができないなど問題が生じる。その問題を解決するために、従来の冷却プレートに加え、追加冷却プレートとしわ加工アルミ箔を用いた改良型の冷却方式を考案した。考案した改良型冷却方式に対して、複合材-複合材接着試験片と複合材-アルミ合金接着試験片を用いて、ダブルラップ接着継手試験片の極低温負荷試験が適切に実施できること、および30K以下の冷却が可能であることを確認した。また、140K以上の試験温度にも対応できるような冷却方式も考案した。その結果、追加冷却プレートやしわ加工アルミ箔を使うことにより、約25Kから170Kの温度領域で、ダブルラップ接着継手の破壊試験が適切にできることが明らかとなった。
In the development of high-performance rockets, composite cryogenic propellant tanks have an advantage over conventional metallic propellant tanks owing to their ability to efficiently reduce structural weight. Adhesively bonded composite-metallic structures are very important for the assembly of composite cryogenic tanks with composite and metallic parts. To investigate the bonded structures at cryogenic temperature, an improved cooling method, which used a cryogenic testing system with a refrigerator developed for biaxial evaluation of composite laminates, was designed to evaluate the cryogenic mechanical properties of double-lap bonded joint specimens. However, the application of the conventional cooling method based on cooling plates for the composite laminate to the double-lap bonded joint suffers from an insufficient cooling capacity of the specimen gauge area and an inappropriate restriction of out-of-plane deformation of the specimen. To solve these problems, an improved cooling method with additional cooling plates and wrinkled aluminum foils was designed for the double-lap bonded specimens. The performance of the improved cooling method to conduct appropriate cryogenic mechanical testing and to cool the specimen gauge area to below 30 K was verified with composite-composite and composite-aluminum alloy bonded joint specimens. Additionally, another improved cooling method to expand the temperature range of the cryogenic testing system to more than 140 K was designed. The test results with these improved cooling methods indicate the capability to conduct tensile tests of double-lap bonded joint specimen at an approximate temperature range between 25 K to 170 K.
形態: カラー図版あり
Physical characteristics: Original contains color illustrations
資料番号: AA1930006000
レポート番号: JAXA-RM-19-002
一次資料へのリンクURLhttps://jaxa.repo.nii.ac.jp/?action=repository_action_common_download&item_id=2427&item_no=1&attribute_id=31&file_no=1
連携機関・データベース国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）
提供元機関・データベース宇宙航空研究開発機構 : 宇宙航空研究開発機構リポジトリ