구글에서 천안함 가스터빈실 파공을 검색하여 미디어오늘에서 제공하는 절단된 가스터빈실 동영상을 본 후
이 글을 보는 것이 바람직하다.
.....................................*.........(굽힘 대변형)...........*.....................................................
...........(함미 갑판)...........*..........가스터빈실..............*.....(.함수 갑판)................................
......................................*......................................*................................................
.......................................*........(굽힘 소변형)..........*.[절단부]........................................
천안함이 기울어지는 동안 연속적으로 가스터빈실 바닥에 굽힘 응력에 의한
굽힘 변형이 발생한다.
기울어진 천안함의 가스터빈실 유증기 폭발력에 의해
함미에 우회전 굽힘 모멘트가 작용하고
함수에 좌회전 굽힘 모멘트가 작용한다.
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가스터빈실 내부 유증기 폭발에 의해 가스터빈실은 찢어진다.
이것은 하나의 압력용기와 같다.
즉, 1998년 부천 대성가스 충전소 폭발사고시 폭발한 LPG 저장탱크의 경우
경판은 동판에서 분리가 되고 동판은 길이 방향으로 절단이 되었다.
왜 이렇게 절단이 되는가는 학문적 이론이 정립되어 있다.
내압을 받는 원통형 압력용기의 경우 응력은
원주방향의 인장응력 = 2 x 축방향의 인장응력
즉, 원주방향의 응력은 축방향 응력의 2배임을 알 수 있다.
하여 균일 내압을 받는 원통형 압력용기의 철판 두께를 산정할 때
원주방향의 인장응력 공식으로부터 철판 두께를 구하게 된다.
즉, 철판의 단위면적당 작용하는 내력이 축방향에 비하여 원주방향이 2배임으로
LPG 저장탱크의 동판이 길이 방향으로 절단이 된 것이다.
천안함 가스터빈실이라는 용기에 경판은 평경판으로 격벽에 해당하고
굽힘응력에 의한 굽힘 변형이 발생되었다.
동판의 길이 방향 절단은
가스터빈실 벽의 길이 방향 절단에 해당한다.
즉, 철판의 단위면적당 작용하는 내력이 축방향에 비하여 원주방향이 2배이기 때문이다.
동판과 경판의 분리는 가스터빈실에서 함미와 함수의 분리에 해당한다.
물체가 외부로부터 힘을 받으면 재료 내부에는 외력과 같은 크기의 내력이 생긴다.
외력에 의하여 재료 내부에 생기는 내력의 단위면적당 크기를 응력이라고 한다.
물체가 외부로부터 힘을 받을 때 그 외부의 힘을 외력 또는 하중이라고 한다.
응력집중 현상은 하중이 균일하게 분포하더라도 부재의 단면의 형상이 급격히 변하게 되면 그 부분에 응력이 집중하게 된다.
하중의 집중작용이나 부재의 단면 형상의 급급한 변화에 따라
응력이 한 곳에 집중하여 평균응력보다 큰 응력이 발생하게 되는 현상을 응력집중이라 한다.
가스터빈실의 함수와 함미의 분리 및 직각으로 각진 부분의 절단은 응력집중 때문이다.
[나머지는 원통형 압력용기 설계를 검색하면 된다]
