Strength Analysis of a Slender Doubler Plate of Ship Structure subjected to the Longitudinal In-plane Compression

종방향 면내 압출하중을 받는 세장한 선박 이중판의 강도 해석

A study for the structural strength evaluation on the slender doubler plate has been performed through the systematic evaluation process. In order to estimate the proper static strength of doubler plate subjected to the longitudinal in-plane compression, elasto-plastic large deflection analysis is introduced including the contact effect between main plate and doubler. The characteristics of stiffness and strength variation are discussed based on their results. Also, in order to compare the doubler structure with the original strength of main plate without doubler, a simple formula for the evaluation of the equivalent flat plate thickness is derived based on the additional series analysis of flat plate structure. Using this derived equation, the thickness change of a equivalent flat plate is analyzed according to the variation of various design parameters of doubler plate and some design guides are suggested in order to maintain the original strength of main plate without doubler reinforcement. Finally, correlation between derived equivalent flat plate formula and the developed buckling strength formulas by author et al. is discovered and these relations are formulated for the future development of simple strength evaluation formula of doubler plate structure.

세장한 선박 판부재를 대상으로 가장 중요한 하중인 종방향 면내하중을 작용시키면서 이중판의 폭, 길이, 두께 및 주판(main plate) 부식 영향 등의 각종 파라메타 영향에 따른 이중판의 정적 강도평가를 주판의 접촉효과를 고려한 탄소성 대변형 비선형 시리즈 구조해석을 수행하였으며 이들 해석 결과로부터 각 파라메타의 변화에 따른 강성과 강도 특성을 분석하였다. 또한 이중판의 보강 효과가 최소한 새판으로 치환 보수한 평판 강도 수준으로 설계되어야 하므로 이를 손쉽게 파악할 수 있게 이중판으로 보강된 판부재를 등가 평판 두께로 환산할 수 있는 간이 평가식을 개발하였다. 이 개발식을 이용하여 각 이중판 설계의 영향인자 변화에 따른 등가 평판두께의 증감 정도를 파악하고 이로부터 적어도 새판으로 보수한 평판강도에 달할 수 있게 길이방향 일축 면내 압축하중을 받는 세장한 이중판의 설계지침을 제시하였다. 마지막으로, 개발된 등가 평판 도출식은 고정밀 좌굴강도 평가식과 서로 일정한 상관관계가 있음을 확인하고 관계식을 정립하였다. 이 관계식을 각 경우별로 축적하여 앞으로 일일이 구조해석을 수행하지 않고도 설계된 이중판 강도를 등가 평판두께로 제시할 수 있는 간이 추정식의 개발에 이용될 수 있을 것으로 사료된다.