Abstract
Ship structures are thin-walled structures and lots of cutouts, for example, of inner bottom structure, girder, upper deck hatch, floor and dia-frame etc. In the case where a plate has cutout it experiences reduced buckling and ultimate strength and at the same time the in-plane stress under compressive load produced by hull girder bending will be redistributed. In the present paper, we investigated several kinds of perforated stiffened model from actual ship structure and series of elasto-plastic large deflection analyses were performed to investigate into the influence of perforation on the buckling and ultimate strength of the perforated stiffened plate varying the cutout ratio, web height, thickness and type of cross-section by commercial FEA program(ANSYS). Closed-form formulas for predicting the ultimate strength of the perforated stiffened plate are empirically derived by curve fitting based on the Finite Element Analysis results. These formulas are used to evaluate the ultimate strength, which showed good correlation with FEM results. These results will be useful for evaluating the ultimate strength of the perforated stiffened plate in the preliminary design.
선체는 기본적으로 얇은 판부재들의 조합으로 구성되어 있으며 이들 중 상당수는 유공을 가진 유공판(Perforated plate)으로 이루어져있다. 선체에 설치된 유공판으로서는 선체 상갑판 해치(하역시설로 사용), 선저부의 거더와 플로어(중량경감과 선박 건조 및 검사시 통로확보용), 다이어프램(중량경감 및 파이프 관통의 목적)등이 있다. 이들 유공판에 압축하중이 작용하면 좌굴과 최종강도 특성이 크게 변화할 뿐만 아니라 수반되는 면내응력도 재 분포하게 되어 심각한 문제를 발생한다. 본 연구에서는 실선에서 사용 중인 유공보강판의 모델을 조사하여 비선형 유한요소법(ANSYS)을 사용하여 종방향 압축하중이 작용하는 경우에 대해서 유공비, 웹 치수, 웹 두께 그리고 보강재 단면을 변화시켜가며, 최종강도 시리즈 해석을 수행하고, 최종강도 예측 설계식을 제안하였으며, 식의 정도성을 검증하기 위하여 유한요소해석 결과와 비교하여 정도를 확인하였다. 제안된 설계식은 초기구조설계 시 유공보강판의 최종강도 계산에 유용하게 사용되리라 판단된다.
