並列タイトル等Structural Analysis of Thermal Fatigue Failures on Rocket Combustion Chambers by the Finite Element Method
タイトル（掲載誌）航空宇宙技術研究所報告 = Technical Report of National Aerospace Laboratory TR-1117
一般注記ロケット燃焼器の安全性及び信頼性を高める上で,燃焼により内部に生じる熱応力,熱歪を把握する事は極めて重要である。航技研では,今までに水冷却燃焼器に於て2例の熱疲労損傷と思われる破損を経験している。そこで,有限要素法による非弾性解析を行い,破損の原因及び内壁の変形挙動について考察した。その結果,歪範囲の解析結果から想定される低サイクル疲労亀裂発生までの寿命は,破断後のSEM観察の結果と良く一致した。また,亀裂発生をモデル化した変形解析の結果は,破断後にみられた内部壁の変形の特徴と一致した。また,冷却溝の形状を変更することで,亀裂発生までの寿命を大幅に改善する事が可能であることが示された。これらの解析を通し,ロケット燃焼器の熱応力,熱歪を把握する上で,有限要素法による非弾性解析が有効であることが示された。
Accurately estimating the thermal stress and strain levels in rocket combustion chambers is an important factor for increasing their safety and reliability. At the National Aerospace Laboratory (NAL), two thermal fatigue failures have occurred in water-cooled combustion chambers. This paper examines the cause of the failures and chamber deformations using an inelastic structural analysis incorporating the Finite Element Method (FEM). Both the analytical crack initiation life at low cycle fatigue conditions and analytical deformation determined using a crack initiation model agreed with obserbed results obtained by a Scanning Electron Microscope (SEM) and with the eye. Another analysis indicates that modifying the cooling channel design would increase the crack initiation life. It was also shown that FEM structural analysis is an effective method for estimating thermal stress and strain levels in rocket combustion chambers.
資料番号: NALTR1117000
レポート番号: NAL TR-1117
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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