케이블의 동적거동에 미치는 비선형 영향

Nonlinear Effects on the Cable Dynamic Behaviour

거친 해상에서 케이블이 형성된 수 있는 큰 동장력(large dynamic tensile forces)과 기하학적 비선형성(geometric nonlinearity)의 고려는 비선형 케이블 운동방정식(nonlinear cable dynamics)의 해에 상당한 영향을 끼치며 이 결과의 응용은 케이블의 극단장력(extreme tensions)과 slack-and-snapping 케이블의 연구에서 필수적인 부분이 될 것이다. 비선형 유체항력만을 포함한 경우와 기하학적 비선형성과 큰 동장력항을 함께 포함하는 경우의 케이블 운동방정식의 해를 비교하여, 케이블의 동적 거동에 대한 기하학적 비선형과 큰 동장력항의 복합적인 영향을 연구한다. 큰 동장력항과 기하학적 비선형성의 고려는, 최대 동장력의 증가를 가져오나 반면에 최소 동장력의 크기에서의 감소를 가져옴으로, 결국 동장력의 평균값의 상승과 그로인한 케이블의 피로수명 단축을 유발할 수 있다.

The effects on the dynamic behaviour of the geometric nonlinearity and large dynamic tensile forces occurring in hostile sea environments must be investigated for assessing extreme tensions and fatigue life expectancy of cable. In this paper, the combined effects on the cable dynamic responses are shown through comparisons between numerical solutions to the cable dynamic equations with geometric nonlinearity and large tensile force terms as well as nonlinear drag term and those to the cable equations with only nonlinear drag term. It is found that, in steady state, the cambined effects increase the maximum dynamic tension and reduce the magnitude of the minimum of the dynamic tension at the middle of the cable. This decrease together with the increase of the maximum dynamic tension, cause the average tension to become higher and, therefore, it may deteriorate the cable fatigue life.