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압력분포법에 의한 초대형 부유식 해양구조물의 유탄성 해석 (Hydroelastic Analysis for a Very Large Floating Structure by Pressure Distribution Method)

  • 이호영;신현경;신현수;박인규
    • 대한조선학회논문집
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    • 제37권4호
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    • pp.66-74
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    • 2000
  • 본 논문은 초대형 부유식 해양구조물의 유탄성 응답에 대한 계산을 선형 이론에 근거하여 해석하였다. 이론 방법은 압력분포법과 모우드 전개법을 사용하여 계산하였고, 유체 압력을 계산하기 위해 자유표면 위에 특이점을 분포하였다. 초대형 해양 구조물은 판 구조물로 근사시키고, 구조물의 수직 변위는 양단이 자유인 보의 고유함수에 의한 모우드 전개법을 사용하여 계산하였다. 본 논문의 계산 항목은 수직 운동응답, 압력분포, 부가질량, 감쇠계수 및 굽힘 모우멘트이고, 계산 결과에 의하면 기존의 실험치와 좋은 일치를 보여준다.

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3차원 경계요소법과 전선 유한요소 해석의 연성을 통한 전선 유탄성 해석 (Analysis on the Hydroelasticity of Whole Ship Structure by Coupling Three-dimensional BEM and FEM)

  • 김경환;방제성;김용환;김승조
    • 대한조선학회논문집
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    • 제49권4호
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    • pp.312-326
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    • 2012
  • This paper considers a fully coupled 3D BEM-FEM analysis for the ship structural hydroelasticity problem in waves. Fluid flows and structural responses are analyzed by using a 3D Rankine panel method and a 3D finite element method, respectively. The two methods are fully coupled in the time domain using a fixed-point iteration scheme, and a relaxation scheme is applied for improve convergence. In order to validate the developed method, numerical tests are carried out for a barge model. The computed natural frequency, motion responses, and time histories of stress are compared with the results of the beam-based hydroelasticity program, WISH-FLEX, which was thoroughly validated in previous studies. This study extends to a real-ship application, particularly the springing analysis for a 6500 TEU containership. Based on this study, it is found that the present method provides reliable solutions to the ship hydroelasticity problems.

유탄성 응답을 고려한 수직 실린더에 작용하는 극한 파랑 충격력 수치해석 (Numerical Computations on Extreme Wave Loads on a Vertical Cylinder Considering Hydroelastic Response)

  • 경조현;홍사영;김병완
    • 한국항해항만학회:학술대회논문집
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    • 한국항해항만학회 2006년도 추계학술대회 논문집(제1권)
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    • pp.195-201
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    • 2006
  • 해양구조물에 유기되는 파랑력과 해양파에 의한 해양구조물의 운동특성에 대한 연구는 선형이론에 근거한 통계적인 방법에 의해 꾸준히 연구되어왔다. 이러한 연구는 선형이론의 제한성으로 인해 파 스펙트럼의 극한에 해당하는 극한파에 대해서는 적용하기 어려운 점이 있다. 본 연구에서는 간단한 구조물에 대하여 극한파에 의한 파랑력을 추정하는 수치기법을 개발하였다. 극한파는 선형 파랑 집중법을 이용하여 수치적으로 구현하여 바닥면에 고정된 수직 실린더에 작용하는 파랑력을 추정하였다. 또한 수직 실린더의 유탄성 응답을 고려하여 강체인 경우와 탄성체의 경우에서 극한파에 의한 파랑력 변화를 고찰하였다.

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유탄성 응답을 고려한 수직 실린더에 작용하는 극한파의 파랑하중 수치해석 (Numerical Computations on Hydroelastic Response of a Vertical Cylinder in Extreme Wave Loads)

  • 홍사영;김병완;경조현
    • 한국항해항만학회지
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    • 제31권1호
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    • pp.21-27
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    • 2007
  • 해양구조물에 유기되는 파랑력과 해양파에 의한 해양 구조물의 운동특성에 대한 연구는 선형이론에 근거한 통계적인 방법에 의해 꾸준히 진행되어왔다. 이러한 연구는 선형이론의 제한성으로 인해 파 스펙트럼의 극한에 해당하는 극한파에 대해서는 적용하기 어려운 점이 있다. 본 연구에서는 극한파에 의해 구조물에 작용하는 파랑하중을 추정하는 수치기법을 개발하였다. 수치기법으로는 변분법에 근거한 유한요소법을 사용하였다. 선형 파랑 집중법을 이용하여 수치적으로 극한파를 구현하였으며, 이를 이용하여 바닥면에 고정된 수직 실린더에 작용하는 파랑하중을 추정하였다. 또한 수직 실린더의 유탄성 응답을 고려하여 강체인 경우와 탄성체의 경우에서 극한파에 의한 파랑하중 변화를 고찰하였다.

파랑중 유연한 그물망의 응답특성 해석 (Analysis on Response Characteristics of a Flexible Net Sheet in Waves)

  • 조일형
    • 한국해안·해양공학회논문집
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    • 제24권2호
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    • pp.89-96
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    • 2012
  • 유탄성이론과 고유함수전개법에 기초하여 규칙파중 유연한 그물망의 동적거동과 파랑하중을 살펴보았다. 그물망은 일정한 잠긴깊이를 가지고 수직으로 설치되어 있으며, 상단 끝은 수면에 고정되어 있고 하단 끝은 추에 연결되어 있다. 초기장력이 충분히 크다고 가정하여 장력의 동적 성분을 무시하였다. 유연한 그물망에서의 경계조건식은 투과효과를 나타내는 Darcy의 법칙과 유연성을 나타내는 물체 경계조건식이 결합된 형태이다. 개발된 해석모델은 불투과성/투과성 수직판과 유연막 모델로 확장이 가능하다. 해석모델을 이용하여 여러 설계변수(파랑특성, 공극율, 잠긴깊이, 초기장력)들의 변화가 그물망의 파랑하중과 거동특성에 미치는 영향을 살펴보았다.

모드중첩법을 이용한 정수중의 매트형 거대부유구조물의 동하중에 대한 시간영역 유탄성 해석 (A Time Domain Analysis for Hydroelastic Behavior of a Mat-type Large Floating Structure in Calm Water under Dynamic Loadings by Mode Superposition Method)

  • 이동환;조경남;최윤락;홍사영;최항순
    • 대한조선학회논문집
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    • 제38권4호
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    • pp.39-47
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    • 2001
  • 본 논문에서는 매트형 거대 부유식 구조물의 동적 응답을 모드중첩법을 이용하여 시간영역에서 해석하였다. 동유체력의 시간기억함수는 고차경계요소법으로 계산한 동유체감쇠력을 푸리에변환하여 구하였으며, 구조물의 동적 응답은 해석적으로 유도한 고유 모드를 시간적분하여 산정하였다. 해석법을 검증하기 위하여 집중하중이 순간적으로 제거되는 경우, 집중하중이 충격적으로 가해지는 경우, 그리고 집중하중이 등속으로 일정거리를 움직인 경우 등 3가지에 대하여 계산을 수행하였다. 이렇게 얻은 수치결과는 3가지 경우 모두 모형에 대한 실험치와 잘 일치하였다.

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선체 휘핑 해석 전용 프로그램의 개발 (A Development of Whipping Analysis Program for Ship Hulls)

  • 박성환;이재경;오상헌;송재명;권승민
    • 대한조선학회논문집
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    • 제39권3호
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    • pp.64-74
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    • 2002
  • 선체 휘핑 해석 전용 프로그램은 모멘텀 슬래밍 이론을 사용하여 비선형 유체충격력을 추정하였으며, Timoshenko 보이론에 기초하여 선체 hull girder를 탄성체로 모델링하고 있다. 개발된 프로그램에 대하여 슬래밍 충격력의 효과, 유탄성해석의 효과 그리고, 선속, 파고, 파장 등 각종 설계 변수가 미치는 효과 등에 관한 검증 계산을 수행하였고, 실제 선박 설계에의 적용 예를 보임으로써 본 프로그램의 설계 활용성을 확인하였다. 본 프로그램은 각종 입출력자료의 GUI 처리 및 선박 운동에 대한 시뮬레이션 제공 등 다양한 기능과 특성을 가지고 있다.

해저 지형을 고려한 초대형 부유체의 유탄성 거동 해석 (Numerical Study on the Hydroelastic Response of the Very Large floating Structure Considering Sea-Bottom Topography)

  • 경조현;김병완;조석규;홍사영
    • 대한조선학회논문집
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    • 제42권4호
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    • pp.357-367
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    • 2005
  • A numerical method is developed for the hydroelastic response of the Very Large Floating Structure considering the sea-bottom topography. The sea-bottom effects on the hydroelastic response of the floating structure is studied. The sea-bottom topography should be considered when the floating structure is constructed near the shore. To investigate the sea-bottom effects, four different sea-bottom topographies are considered in this study. finite-element method based on the variational formulation is used in the fluid domain, The pontoon-type floating structure is modeled as the Kirchhoff plate. The mode superposition method is adopted for the hydroelastic behavior of the floating structure.