• 대한조선학회논문집
• /
• 제29권1호
• /
• pp.103-112
• /
• 1992

선박의 최종굽힘 모멘트는 설계에 적용되는 주요강도로써 이를 추정하는 여러방법들이 제안되었는데, 판과 보강재로 이루어진 구조요소의 압축 최종강도에 대한 추징에서 시작되는 것이 일반적이다. 본 논문에서는 최종굽힘 모멘트를 구하기 위해 보강판의 압축 강도추정을 지금까지 제안된 여러가지 방법을 정리하여 소개하고, 실선 설계에 적용될 수 있는 유용성 측면에서 검토하였다. 그 결과를 이용하여 3척의 살물선에 대한 신뢰성 해석을 수행하였다. 선박에 작용하는 파랑굽힘 모멘트는 선급규정에 의해 계산하였다. 본 연구의 신뢰성 해석 문제는 안전여유식의 형태가 비선형임을 고려하여 Advanced First-Order Reliability Method를 이용하였다. 몇가지의 해석예로부터 선체구조의 신뢰성 검토측면에서 최종강도 추정방법을 비교하였다.

• 한국해양공학회지
• /
• 제30권6호
• /
• pp.474-483
• /
• 2016

Accidental events such as collisions, groundings, and hydrocarbon explosions in marine structures can cause catastrophic damage. Thus, it is extremely important to predict the extent of such damage, which determines the total amount of oil spills and the residual hull girder strength. Punching fracture tests were conducted by Choung (2009b), where various sizes of indenters and circular unstiffened steel plates with different thicknesses were used to quasi-statically realize damage extents. A three-dimensional fracture strain surface was developed based on a reference (Choung et al., 2015b), where the average stress triaxiality and average normalized Lode angle were used as the parameters governing the fracture of ductile steels. In this study, new numerical analyses were performed using very fine axisymmetric elements in combination with an Abaqus user-subroutine to implement the three-dimensional fracture strain surface. Conventional numerical analyses were also conducted for the tests to identify the best fit fracture strain values by changing the fracture strains. Based on the phenomenon of the average normalized Lode angle starting out positive and then becoming slightly negative, it was inferred that the shear stress primarily dominates in determining the fractures locations, with a partial contribution from the compressive stress. It should be stated that the three-dimensional fracture surface effectively predicted at least the shear stress-dominant fracture behavior of a mild steel.

• 한국항해항만학회지
• /
• 제31권10호
• /
• pp.825-831
• /
• 2007

일반적으로 선박 및 해양구조물에서 사용하고 있는 고강도 알루미늄 재료들은 일반 강재에 비해서 많은 이점들을 가지고 있다. 이러한 알루미늄 재료들은 여러 분야에 걸쳐서 폭넓게 사용되고 있으며, 특히, 초고속 선박의 선체와 갑판부에 많이 이용되어지고 있고, 교량구조물에 사용되는 박스 거더, 그리고 해양구조물의 갑판부와 선측구조에도 널리 이용되고 있다. 이러한 알루미늄 구조는 전체적인 구조부재의 중량을 감소하게 하면서 선속의 증가를 가져온다. 일반적인 강구조물의 응력-변형률 관계와 비교하여 보면, 용접가공에 의하여 발생되는 열영향부의 존재로 인하여 상당히 다르게 나타난다. 왜냐하면, 강구조물에 비해 열전도율이 높아서, 열영향부(heat affected zone, HAZ)의 영향이 크게 작용하기 때문이다. 본 논문에서는 종방향 압축하중을 받는 알루미늄 보강 판넬의 최종강도 특성에 대하여, 열영향부의 범위를 변화한 유한요소해석을 통하여, 열영향부의 범위와 파굴 및 최종강도 거동의 관계에 대해서 고찰하였다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제47권5호
• /
• pp.709-718
• /
• 2010

This paper deals with two contents: first, distributions of plate slenderness ratios, stiffened plate slenderness ratios, and stiffener slenderness ratios, which include dimensions and material variables of stiffened plates, of stiffened plates of large-sized in-service vessels, and, second, comparison of compressive strengths. The investigated vessels consist of 59 tankers, 49 bulkers, 28 product carriers, 15 container carriers, and 12 multi-purpose vessels. The tankers are ranged from handymax class to VLCC and larger than Suezmax class. The sizes of the bulkers are 20K to 200K deadweight. The maximum size of containers is less than 5000TEU class. Two parameters for normal distributions of the slenderness ratios (mean and standard deviation) are suggested and probable ranges of the slenderness ratios are also graphically presented. The ultimate strengths of the stiffened plates are presented using the various simplified formulas and nonlinear FEAs. As well, average compressive strength curves, which are necessary for the estimation of the hull girder moment capacities, are proposed. It is proved that formulas for stiffened plates in CSR overestimate slightly in overall average strain range. Mode5 formula (plate buckling mode) in CSR show unreasonably conservative results with respect to the ultimate strengths rather than post-ultimate average compressive strengths.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제54권4호
• /
• pp.335-343
• /
• 2017

The Newman-Raju formula and contour integral-based finite element analyses(FEAs) have been widely used to assess crack growth rates and residual lives at crack locations in ships or offshore structures, but the Newman-Raju formula is known to be less accurate for the complicated weld details and the conventional FEA-based contour integral approach needs concentrated efforts to construct FEA models. Recently, an extended finite element method(XFEM) has been proposed to reduce those modeling efforts with reliable accuracy. Stress intensity factors(SIFs) from the approaches such as the Newman-Raju formula, conventional FEA-based J-integral, and XFEM-based J-integral were compared for an infinitely long plate with a propagating elliptic crack. It was concluded that the XFEM approach was far reliable in terms of prediction ability of SIFs. Assuming a 25 year-aged coast guard patrol ship had the prescribed cracks at the bracket toes attached to longitudinal stiffeners in way of deck and bottom, SIFs were derived based on the three approaches. To obtain axial tension loads acting on the longitudinal stiffeners, long term hull girder bending moments were assumed to obey Weibull distribution of which two parameters were decided from a reference (DNV, 2014). For the complicated weld details, it was concluded that the XFEM approach could cost-effectively and accurately estimate the crack growth rates and residual lives of ship structures.

• 대한조선학회지
• /
• 제27권2호
• /
• pp.63-77
• /
• 1990

자동차운반선(自動車運搬船)에 있어서 주기관(主機關), 프로펠러, 파랑(波浪) 등의 기진력은 갑판-차량연성계(甲板-車輛聯成系)에 매우 예민한 동적거동(動的擧動)을 유발시키고 있다. 갑판-차량연성계(甲板-車輛聯成系)에 대해서 자유진동(自由振動) 및 동적응답(動的應答)의 포괄적 해석(解析)뿐 아니라 설계변경(設計變更) 또는 진동특성(振動特性)의 최적화(最適化)를 위해 재해석(再解析)이 요구되는 경우가 많음으로 부분계(部分系)의 진동특성(振動特性)을 합성(合成)하는 방법(方法)이 추구되고 있다. 이와 같은 방법은 재해석(再解析)시 변경(變更)된 부가계(附加系)의 진동특성(振動特性)만 재계산(再計算)하고 나머지 부분계(部分系)에 대한 것들은 그대로 다시 이용할 수 있어 매우 효율적이다. 갑판-차량연성계(甲板-車輛聯成系)에 대해 갑판(甲板)은 직사각형보강판(直四角形補剛板), 필러는 지지(支持)스프링, 거어더 또는 웨브는 Euler보, 적재차량(積載車輛)은 2점지지(點支持) damped spring-mass system으로 간주하고 receptance방법에 의해 복합적(複合的) 구조계(構造系)의 자유진동(自由振動)을 해석(解析)하는 방법(方法) 및 두가지 효율적 계산운용방법(計算運用方法)을 제시하고, 또 receptance개념에 준하는 support displacement transfer ratio를 정의하고 이를 이용해서 갑판주연(甲板周緣)의 변위기진(變位起振)에 대한 동적응답(動的應答)을 해석(解析)하는 방법(方法)을 제시하였다. 본 논문에서 제시한 방법의 정도(精度) 및 계산효율(計算效率)의 탁월성은 일련의 수치계산예(數値計算例) 및 실험(實驗)에 의해 확인되었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제11권2호
• /
• pp.86-91
• /
• 2008

연근해를 운항하는 선박의 경우, 선저가 암초 상에 올라앉는 정지형 좌초(stranding)를 당할 확률이 상대적으로 높다. 손상을 입은 선박의 최종강도는 저하할 것이다. 본 논문에서는 시리즈 붕괴실험을 수행하여 선체구조의 최종강도에 대한 정지형 좌초손상의 영향을 파악하고자 하였다. 단면이 720 mm $\times$ 720 mm이고, 시험체의 길이가 900 mm인 5개의 박스 거더형 모형이 제작되었으며, 각 판 부재에는 종보강재가 부착되어 있다. 5개의 모델 중에는 1개의 비손상 모형과 암초 단면을 이상화한 마름모꼴 손상을 가진 4개의 손상 모형이 있다. 손상 모형 중 3개는 손상부의 판을 잘라 내었으며, 때는 보다 실제적인 좌초손상을 표현하기 위해 프레스 가공하였다. 최종강도 실험은 순수 굽힘 하중 하에서 수행되었으며, 작용하중과 선저판의 변위를 계측하였다. 실험 결과, 최종강도는 손상의 크기가 증가할수록 감소하였다. 손상이 선폭의 30%에 이르는 가장 큰 손상 모형의 최종강도는 비손상 모형에 비해 약 21%정도 감소되었다. 프레스 가공한 손상 모형의 최종강도는 손상부를 잘라 내어 제거한 모형에 비해 낮았다 이는 프레스 가공한 손상부의 판이 최종강도를 떨어뜨리는 쪽으로 작용한 것으로 생각된다.

• 한국항해항만학회지
• /
• 제29권6호
• /
• pp.515-522
• /
• 2005

선체를 구성하는 판부재는 일반적으로 면내하중과 횡하중의 조합하중이 작용하게 된다. 면내하중으로서는 주로 전체적인 선체거더의 휨과 비틀림에 의한 압축하중 및 전단하중이 있다. 횡하중은 수압과 화물압력에 의해서 작용하게 된다. 이러한 하중의 요소들은 항상 동시에 작용하는 것이 아니지만 한 개 이상의 하중이 존재하고 상호작용하게 된다. 그러므로, 좀더 합리적이고 안정적인 선박구조의 설계를 위해서는 이러한 조합하중이 선체판에 작응할 경우에 발생하게 되는 좌굴 및 최종강도거동의 상호관계를 좀더 자세히 분석할 필요가 있다. 실제로 선체판은 슬래밍과 팬팅과 같은 충격하중을 제외하고는 상대적으로 적은 수압이 작용하게 된다. 본 연구논문에서는 조합하중을 받는 선체판부재의 거동에 있어서 최종한계상태설계법에 기반을 둔 탄소성대변형 유한요소해석을 수행하였다. 본 연구에서는 압축하중과 횡하중이 판부재에 작용하였을 경우 횡하중의 크기에 따른 영향을 탄소성대변형 유한요소해석(ANSYS)을 수행하여 분석하였다.

• 대한조선학회지
• /
• 제26권3호
• /
• pp.9-20
• /
• 1989

선박 구조물의 구조설계 과정에서 구조물의 파괴가 일어나지 않도록 구조물의 안전도를 가능한한 높힌다는 것은 다른 무엇보다 중요하다. 또한 선체구조물의 안전도를 높히는데 있어, 선체구조 강도의 문제는 직접적인 관련이 있는데, 최근에는 종전에 해오던 규정에 의거한 경험적인 방법을 지양하고, 보다 합리적인 역학의 기본원리를 이용하는 직접계산법이 많이 시도되고 있다. 특히 안전계수를 바탕으로 하는 종전의 구조설계 방법에서는 선체에 작용하는 외력과 선체구조물의 최종강도가 갖고 있는 불확실성(uncertainty)을 충분히 고려하지 못한 공칭값(norminal value)을 사용하는 관계로 충분한 경험을 바탕으로 적용될 경우에 한해, 구조물의 안전성을 간접적으로 검토하게 되어, 최근 그 타당성 여부가 거론되고 있는 실정이다. 선체구조물의 안전성을 효율적으로 다루기 위해선, 첫째 하중해석, 둘째 거동해석, 셋째 안전도 해석의 세 단계가 거의 동등하게 다루어져야 하는데, 주로 파랑하중을 취급하는 첫째 단계와 유한요소법을 이용하는 둘째 단계가 거의 집중적으로 연구되어 왔다. 따라서 본 논문에서는 체계적인 신뢰도 해석 방법을 선박구조물에 적용하기 위해 우선 각종의 기본적인 신뢰도 해석 기법을 비교검토하여, 가장 효율적인 Advanced Level 2 방법을 정립하여, 선체구조 설계과정에서 중요한 선체 상갑판의 신뢰성 문제를 종전의 해석방법과 비교하여 그 유효성을 증명하였다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
• /
• 해양환경안전학회 2005년도 춘계학술발표회
• /
• pp.147-154
• /
• 2005

선체를 구성하는 판부재는 일반적으로 면내하중과 횡하중의 조합하중이 작용하게 된다 면내하중으로서는 주로 전체적인 선체거더의 휨과 비틀림에 의한 압축하중 및 전단하중이 있다. 횡하중은 수압과 화물압력에 의해서 작용하게 된다. 이러한 하중의 요소들은 항상 동시에 작용하는 것이 아니지만 한 개 이상의 하중이 존재하고 상호작용하게 된다. 그러므로, 좀더 합리적이고 안정적인 선박구조의 설계를 위해서는 이러한 조합하중이 선체판에 작용할 경우에 발생하게 되는 좌굴 및 최종강도거동의 상호관계를 좀더 자세히 분석할 필요가 있다. 실제로 선체판은 슬래밍과 팬팅과 같은 충격하중을 제외하고는 상대적으로 적은 수압이 작용하게 된다. 본 연구논문에서는 조합하중을 받는 선체판부재의 거동에 있어서 최종한계상태설계법에 기반을 둔 탄소성대변형 유한요소해석을 수행하였다. 본 연구에서는 압축하중과 횡하중이 판부재에 작용하였을 경우 횡하중의 크기에 따른 영향을 탄소성대변형 유한요소해석(ANSYS)을 수행하여 분석하였다.