본 연구에서는 KSR-Ⅲ 로켓의 날개-동체 조인트에 대한 비선형 유한요소해석을 수행하므로 적절한 설계 개선을 제시하였으며, 최종 설계의 검증을 위해 수행된 구조 시험 결과와 비교하여 해석의 타당성을 평가하였다. 날개-동체 조인트는 동체 프레임 상에 존재하는 체결 홈에 날개의 체결부가 끼워짐으로 연결되는 방식으로 설계되었다. 이 방식은 연결 구조물간의 하중 전달을 주로 구조물간의 접촉면을 통해 이루어지게 하며, 체결 볼트를 통해서는 구조물을 고정하되 전달 하중은 최소화하기 위한 것이다. 조인트 구조의 정확한 해석을 위해 연결 구조물간의 접촉 및 체결 볼트를 통한 하중 전달을 묘사할 수 있는 세심한 구조 모델링을 적용하였다. 해석 결과에 의해 제시된 설계 개선은 구조시험을 통해 안전성이 검증되었으며, 해석 및 시험 결과가 잘 일치하였다.
In this paper, nonlinear finite element analysis is performed to ensure structural safety and to suggest the design improvement of wing-to-fuselage joint of the KSR-III rocket. In the joint, wings are attached to fuselage by fitting wing attachment part into the groove on the fuselage frame, and load transfer between wing and fuselage frame is accomplished mainly throug the contact of two members as well as fastening bolts. The careful finite element modeling has been proposed for the purpose of analyzing problems with relatively complicated load path. The detailed bolt modeling is conducted and GAP elemets are used to simulate contact problem between joined members and bolts. The suggested design improvement is verified by structural testing and the analysis results are compared with test results.
