• 한국해양공학회지
• /
• 제3권2호
• /
• pp.26-34
• /
• 1989

심해에서 사용되는 계류선의 큰 자중(self-weight)에 관련된 문제를 해결하기 위하여 케이블-부표 시스템을 이용하는 것은 매우 큰 도움이 된다. 계류선에 적절한 중간잠수부표(intermediate submerged buoys)를 붙임으로써 계류선에 발생하는 최대 장력을 줄일 수 있고, 따라서 케이블의 직경을 감소시킬 수 있다. 본 논문에서는 중간잠수부표가 부착된 케이블의 비선형 정적 방정식과 선형화된 운동방정식이 유도되고, 주파수 영역해석을 이용하여 케이블의 고유진동수와 케이블 상단에서의 장력을 구하고 그것들에 대한 중간잠수부표의 영향을 조사한다.

• 한국해안해양공학회지
• /
• 제9권1호
• /
• pp.35-42
• /
• 1997

오늘날의 정보통신시대에 있어서는 대용량의 정보를 전달할 수 있는 해저광케이블의 역할이 더욱 중하나 열악한 해양환경에 놓여 있어 설치시나 운용시에 파손의 가능성이 높으며 파손시 막대한 손실을 초래한다. 본 연구에서는 해저케이블 해석에 적용되는 여러 수치기법중 유한차분법에 근거하여 포설시뮬레이션 프로그램을 개발하였으며 케이블 포설시의 2차원 동적거동해석을 수행하였다. 여러 경우에 대한 예제해석을 수행한 결과 프로그램에 의한 계산 결과가 만족스러운 것으로 확인되었으며 케이블에 대한 직선형상이론을 적용한 결과와도 잘 일치하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제12권6호
• /
• pp.661-670
• /
• 2000

다양한 이동하중을 받는 3차원 사장교에서 동적응답을 구하고자 동일 제원을 갖는 사장교 해석모델에 대하여 두 가지 케이블요소를 적용하여 케이블의 면외 진동영향을 포함한 경우를 알아보고자 하였다. 특히 사장교와 같은 전 구조체계가 유연성을 갖는 구조에서는 사용하중하에서도 동적응답이 민감할 것으로 가정하고 주탑, 바닥판을 연결하는 케이블의 유연성을 포함하여 거동을 파악하고자 하였다. 또한 진동해석시 정적비선형해석을 통한 기하강도행렬과 접선강도행렬을 연계하여 수행하였으며 특히 케이블을 다수의 요소로 분할한 경우에서 단일 케이블요소로 고려되는 축방향진동 이외의 다양한 진동모우드를 나타내고 이러한 면내, 면외진동의 영향이 주탑 및 바닥판과의 상호 연성관계를 통한 추가적인 거동을 유발함을 알 수 있었다. 또한 케이블의 진동영향을 고려한 경우 비대칭 편도의 이동하중을 적용하여 바닥판의 회전각을 비교할 경우에도 케이블의 횡진동의 영향이 전체구조의 추가적인 동적응답을 나타냄을 볼 수 있었다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제39권1호
• /
• pp.28-37
• /
• 2002

본 연구에서는 저장력 예인케이블의 비선형 동적거동을 수치적으로 해석하였다. 고장력 케이블해석에서는 흔히 무시되는 굽힘강성의 효과가 저장력 케이블에서는 중요한 역할을 하므로 본 연구에서는 이를 고려하였다. 또한 저장력 케이블에서는 대변위가 발생하기 쉬우므로 기하학적인 비선형 및 유체 비선형 효과가 크므로 이를 고려하였다. 저장력 예인케이블에 대한 3차원 비선형 운동방정식을 수립하고 유한차분법을 적용하여 이산화 시켰다. 시간적분에 있어서 안정적인 해를 얻을 수 있는 음해법(implicit method)을 적용하였으며 비선형 해를 구하기 위하여 Newton-Raphson 반복법을 사용하였다. 케이블과 같이 양단경계조건을 갖고 대각선 주변 성분만 있는 행렬식을 계산하는 경우에는 Gauss-Jordan 방법 등과 같이 일반적인 방법 보다 블록삼중대각행렬 풀이법이 계산시간을 상당히 줄일 수 있음을 알 수 있었다. 몇 가지 예제해석을 수행하였으며 실해역 실험결과에 의해 이미 검증되어 있는 케이블 해석프로그램인 WHOI Cable 프로그램의 해석결과와 비교 검토한 결과 서로 잘 일치함을 알 수 있었다.

• 한국해안해양공학회지
• /
• 제3권4호
• /
• pp.244-254
• /
• 1991

본 연구에서는 심해용 Guyed Toewer 계류선의 해저면과의 경계조건을 고려한 동적해석 방법을 제시하였다. 가상일의 원리와 유한요소법을 사용하여 기본식을 유도하였으며 케이블의 기하학적 비선형성을 고려하였다. 지점운동에 대한 정적 및 동적효과를 고려하기 위하여 모든 시스템매트릭스를 자유도에 관계되는 성분 및 지점운동과 관계되는 성분으로 분할하여 운동방정식을 유도하였다. 유체의 항력과 관성력은 Morrison식을 사용하였으며 비선형운동방정식의 해는 Newton-Raphson 방법과 New-mark-$\beta$방법을 사용하여 구하였다. 그 결과 Tower 운동에 의한 계류선의 거동을 용이하게 해석할 수 있었다. 수치해석예를 통하여 본 연구에서의 해석방법의 타당성을 입증하였으며, 본 해석방법은 케이블구조의 동적해석에 여러모로 적용할 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제16권3호
• /
• pp.84-91
• /
• 2012

본 연구는 케이블 파단이 콘크리트사장교의 동적거동에 미치는 영향을 강합성사장교에 대한 것과 비교하여 검토하는데 그 목적이 있다. 이를 위해, 강합성사장교를 대상으로 시간이력함수를 이용한 케이블 파단을 모사하는 적합한 해석기법을 검토하고, 동적확대계수를 평가하였다. 콘크리트사장교에서 계산된 동적확대계수를 설계기준을 기반으로 강합성사장교에 대한 것과 비교 검토하였다. 그 결과, 동적확대계수에 대한 현행 설계기준이 전반적으로 신뢰할 수 있는 것으로 판단되며 콘크리트사장교의 경우 동적확대계수 값이 강합성사장교에 비해 상대적으로 상승되는 경향을 보이나 설계기준을 만족한다.

• 한국해양학회지:바다
• /
• 제8권2호
• /
• pp.203-209
• /
• 2003

본 연구에서는 해양탐사장비를 예인하는 예인케이블에 관한 3차원 동적해석을 수행하였다. 해양케이블에 관한 지배방정식 중에서 굽힘강성 성분도 포함되는 보다 일반적인 지배방정식을 사용하였으며, 지배방정식은 3차원 비선형, 연성방정식이다. 예인선박의 예인속도와 측면주사음탐기의 중량에 따라서 예인단에서 발생하는 장력을 추정하였으며, 임의의 시간에 대한 케이블의 전체형상을 추정하였다. 정적해석결과를 통하여 특정한 수심에서 해양탐사장비를 예인할 때 예인속도를 잘못 조절한다면 관측장비가 해저면 바닥에 닿아서 탐사장비를 손실할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 다양한 예인속도에 따른 예인단에서 장력의 변화를 살펴보았는데, 이를 통하여 예인단 장력은 예인속도가 임계속도보다 클 때는 접선하중성분이 지배적이고 작을 때는 자중효과가 지배적으로 나타난다는 것을 알 수 있었다. 또한 속도가 변하는 천이영역에서는 장력의 피크가 나타났으며 이것은 케이블에 충격력 효과로 작용할 수 있으므로 예인선박 운용에 이를 잘 고려해야 할 것이다. 본 연구결과는 다양한 해양탐사장비의 예인문제에 적용할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
• /
• pp.754-758
• /
• 2010

케이블 교량에서 발생하는 사장케이블의 진동현상에 대한 현상학적 특성을 명확히 이해해야, 사장케이블의 적합한 제진설계가 가능하다. 본 연구에서는 유체의 흐름과 구조물의 진동을 동적으로 연계하여 해석하기 위하여, ADINA의 CFD 및 Structure 코드를 동적으로 연계하는 FSI(Fluid Flow with Structure Interaction) 기법을 이용하였다. 바람으로 인해 이중원형실린더의 풍상측과 풍하측 실린더에서는 와류가 방출되면서 외력이 작용하게 되며, 이러한 공기력은 풍하측 실린더의 고유진동 운동과 함께 와류진동현상을 유발한다. 본 연구에서는 풍하측 실린더의 와류진동 현상의 해석에 주안점을 두었다. 본 연구에서는 흐름의 레이놀즈수와 이중원형실린더에 대한 바람의 입사각을 변화시키며 풍하측 실린더에서 발생하는 와류진동의 크기를 분석하였다. 본 연구결과, 유입풍속 및 바람의 입사각에 따라 이중원형실린더에서 발생하는 일반적인 와류방출현상과 풍하측 실린더에 작용하는 공기력 및 변위양상을 예측할 수 있었다. 특히, 바람의 입사각이 $15^{\circ}$인 경우에는 풍하측 실린더에서 방출되는 와류로 인해 풍하측 실린더에는 비대칭의 공기력이 작용하며, 이는 풍하측 실린더가 2사분면에서 4사분면 방향으로 진동하는 원인이 되는 것으로 판단된다.

• 한국해안해양공학회지
• /
• 제1권1호
• /
• pp.93-101
• /
• 1989

본 논문에서는 가이드 타워, 텐션 레그 프랫폼, 무어링 부이, 해저 케이블, 사장교, 현수교, 케이블 루프 등과 같은 해상 및 육상 구조물의 유한요소 모델에 사용하기 위한 기하학적 비선형 케이블 요소를 연구 제시하였으며, 케이블 요소는 평면내에서 임의의 하중과 기하형상을 갖는 케이블에 대한 탄성현수 케이블 이론으로부터의 적합방정식과 연성행렬을 직접 이용하여 유도하였다. 또한, 유도된 케이블 유한요소에 근거하여, 케이블 부재를 사용하는 구조물들의 유한요소 해석을 위해 전산 프로그램을 개발하였으며, 시간영역 동적 해석을 위해 뉴마크-베타의 직접적분법을 사용하였고, 각 시간간격에서의 비선형 평형방정식 및 적합방정식을 풀기 위한 방법으로서 뉴톤-랩슨의 반복법을 사용하였다. 이상과 같이 개발된 전산 프로그램을 이용하여 케이블 부재에 대한 정적 및 동적 해석을 수행한 후 그 결과를 분석ㆍ고찰하여 보았다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제29권1A호
• /
• pp.1-8
• /
• 2009

사장교에 사용되는 팽팽한 경사 케이블은 풍우현상에 의하여 진동에 쉽게 노출된다. 더욱이 보편적으로 알려진 풍우현상 이외의 이상현상에 의한 과도한 진동이 발생할 여지도 항상 존재한다. 급증한 동적변위는 케이블과 보호관에 과도한 인장력을 발생시키고 정착구와 댐퍼에 피로손상을 발생시키며 보강형의 설계에서 고려하지 않았던 추가적인 전단력 변화를 발생시킨다. 본 연구는 사장 케이블의 자유장에 발생된 동적변위에 의한 케이블의 동적장력 변화와 보강형의 전단력 변화를 분석 할 수 있는 해석적인 기법을 기술하고, 이로 인해 발생될 수 있는 사장교의 동적문제를 간략히 언급한다. 이것을 실현시키기 위해 사장 케이블이 진동하여 법선방향 변위를 발생시킬 때 나타나는 변화를 현방향 장력과 법선방향 장력으로 분리하여 물리적인 현상을 미분방정식으로 표현한 후 전개한 해를 풍우현상에 적용하여 케이블의 동적장력 변화와 보강형의 전단력 변화를 산정하였다. 주목할 것으로 CIP Recommendations(2002)에서 제시하는 방법론에 본 연구의 일부사항을 반영하여 산정하면 본 연구와 매우 유사한 결과를 제시하지만 CIP Recommendations에서 제시하는 방법론을 그대로 따라서 산정하면 10% 이상의 오차를 제시함을 확인하였다. 이것은 국제적으로 활용도가 매우 높은 설계지침에서 조차도 본 연구에서 논의하는 주제에 관한 조치가 없었음을 의미하는 것이다. 여기에 관한 검증은 사장 케이블의 진동형상을 만족하도록 외적하중을 재하시킨 탄성현수선 요소를 이용한 유한요소해석을 통하여 수행하였다.