• 한국항해항만학회지
• /
• 제31권3호
• /
• pp.271-279
• /
• 2007

선체구조는 기본적으로 판부재의 조합으로 이루어져 있으며, 이러한 판부재의 하중분담 능력 혹은 최종강도 평가는 선체구조의 합리적인 설계 및 구조의 안정성 평가에 있어서는 아주 중요하다. 또한, 선체구조를 구성하고 있는 구조요소들은 작용외력에 대하여 개별적으로 작용하지 않으며 전체적으로 연속거동을 하게 된다. 실제 선박에서의 붕괴형태 중 한가지는 종방향 굽휨에 의해서 갑판 혹은 선저부에 좌굴 및 소성붕괴이다. 그래서, 합리적인 설계에서는 이러한 급작스런 붕괴형태를 방지하기 위하여 좌굴 및 소성붕괴 거동을 파악하는 것이 아주 중요하며, 실제 선박에서는 갑판부와 선저부에서는 하중분담 능력을 증가시키기 위하여 여러개의 종보강재를 가진 보강판 구조의 설계를 하게 된다. 본 연구에서는 선체 판넬구조의 모델링 방법에 따른 최종강도 거동의 차이를 분석하여, 합리적인 모델링영역을 규명하고자 한다. 사용된 해석 모델은 실제 상선의 이중저구조에서 사용되는 판넬에서 채택하였으며 유한요소해석 모델링 시 3가지 단면형상에 대해 각각 6가지 서로 다른 해석모델을 적용하였으며, 이때 보강재의 단면형상을 변화하였다. 본 연구의 목적은 압축하중이 작용하는 선체 보강판구조에서 해석영역에 대한 좌굴 및 최종강도 거동의 특성을 분석하였다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제29권4호
• /
• pp.202-213
• /
• 1992

선체(船體)의 횡강도(橫强度) 부재(部材)를 설계(設計)하기 위해서는 필수적(必須的)으로 횡강도(橫强度) 해석(解析)을 수반(隨伴)하여야 하며 이에 따라 많은 작업(作業) 시간(時間) 및 계산(計算) 시간(時間)이 필요(必要)하게 된다. 선체(船體)의 횡강도(橫强度) 해석(解析)을 위해 종래(從來)에는 경사(傾斜) 처짐법을 이용(利用)한 해석적(解析的) 방법(方法)이 사용(使用)되어 왔지만 부재(部材)의 신축(伸縮)을 무시(無視)함에 따라 해(解)의 정도(精度)가 상당히 낮을 뿐아니라 층방정식(層方程式)을 표현(表現)하기가 까다로워 프로그램 구성(構成)이 어렵다. 또한 최근(最近) computer의 발달(發達)과 함께 급속도(急速度)로 발전(發展)하고 있는 유한요소법(有限要素法)을 이용(利用)하여 선체(船體)의 횡강도(橫强度) 해석(解析)을 수행(遂行)하고 있지만 아직도 구조(構造) 설계(設計) 및 최적(最適) 구조(構造) 설계(設計)를 수행(遂行)하기에는 계산(計算) 시간(時間)의 극복(克服)이 어려운 실정(實情)이다. 본(本) 연구(硏究)에서는 선체(船體)의 구조(構造) 해석(解析) 및 설계(設計)를 위해 bracket이 붙은 부분을 span point 개념(槪念)을 도입(導入)하여 처리(處理)하고, 기존(旣存)의 경사(傾斜) 처짐법에서 무시(無視)하였던 부재(部材)의 신축(伸縮)에 따른 축방향(軸方向)의 변위(變位)를 고려(考慮)하여 각 절점(節点)에서의 평형방정식(平衡方程式)으로만 해(解)를 구할 수 있도록 하고 matrix method와 결합(結合)하여 2차원(次元) 및 3차원(次元)에 대한 일반화(一般化) 경사(傾斜) 처짐법을 유도(誘導)하였으며 기존(旣存)의 경사(傾斜) 처짐법 및 유한요소법(有限要素法)과 계산(計算) 시간(時間) 및 정도(精度)를 비교하여 본(本) 해석(解析) 방법(方法)의 우수성(優秀性)을 입증(立證)하였다.

• 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.

• 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.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제38권4호
• /
• pp.75-82
• /
• 2001

건조 후 수행하는 수압시험 또는 화물의 적재 등과 같은 정하중은 파랑변동하중에 비하여 선체구조물에 상당히 큰 응력을 유발한다. 이러한 정하중이력에 의하여, 선체구조물의 응력집중으로 인해 피로강도가 문제되는 용접이음부에서는, 재료의 탄소성 거동에 의하여 초기용접잔류응력이 상당히 이완될 것으로 예상된다. 따라서, 이러한 용접이음부의 피로강도를 평가할 때에는 이완된 잔류응력의 영향을 고려하는 것이 보다 합리적이다. 본 연구에서는 선체구조물의 여러 가지 용접형태 중 Padding plate가 용접된 형태에 대하여 정하중이력($0.5{\sigma}Y,\;0.85{\sigma}Y$)에 의한 초기 용접잔류응력의 변화를 측정하며, 잔류응력의 변화가 피로강도에 미치는 영향을 검토한다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제15권1호
• /
• pp.47-54
• /
• 2014

선체 내구성은 기존 선급 규격에 의하여 구조 치수를 결정한 후 이러한 치수의 선체구조에 대하여 스펙트랄과 결정론적 및 간이 방법에 의하여 평가되고 있다. 이러한 방법은 선체재료를 선급 규격에서 제안하고 있는 재료로 구성하는 경우에는 적용할 수 있으나 선체 재료를 신소재로 구성하는 경우에는 적용할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 폴리에틸렌 보트 선체에 대한 피로 손상을 평가하기 위하여 선체에 부하되는 단기간 선체 가속도를 직접 측정하고 이러한 데이터를 기초로 구조설계와 피로수명평가방법이 확립되지 못한 소형 선박의 선체 내구성을 선형누적손상 법칙으로 평가하는 방법을 제안하였다. 개발된 폴리에틸렌 보트의 경우 최대 가속도 상태에서 보트에 부하되는 최대 Von-Mises 응력은 1.8MPa로서 $1{\times}10^9$ 사이클 피로강도 5.9MPa 아래에 있고 유한피로수명개념을 적용한 폴리에틸렌 보트의 내구수명은 415년으로 평가되어져 거의 무한수명을 가지고 있다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제31권4호
• /
• pp.109-118
• /
• 1994

본 연구에서는 쌍동형 표면효과선 선체 구조의 최소 중량 설계를 수행하는 방법을 제시하고, 이에 따르는 전산 프로그램을 개발하고자 한다. 본 방법은 DnV의 설계 하중 및 강도 기준을 이용하며, 격자 구조 해석을 통해 종거어더와 횡늑골의 상호 영향을 반영하여 설계에 활용하고, 쌍동 선체 사이의 연결 구조에 대해 비틂 강도 해석을 수행하여 횡격벽 설계를 수행한다. 또한 부분구조의 최적화를 통해 중앙 단면 전체의 최적화에 도달하는 방법을 적용함으로써 최적화의 효율을 증가시키고 있다. 본 방법을 적용한 결과, 초기 설계 결과에 비해 20% 정도의 선체 중량 감소효과를 확인할 수 있고, 최적의 횡늑골 간격도 계산될 수 있다.

• 한국항해항만학회지
• /
• 제30권6호
• /
• pp.439-446
• /
• 2006

선체는 기본적으로 판부재들의 조합으로 구성되어 있으며 상당수는 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 극한강도 특성이 크게 변화할 뿐만 아니라 수반되는 면내응력도재 분포하게 되어 심각한 문제를 발생한다. 실적선에서는 유공주위에 스티프너 보강을 통하여 취약한 좌굴강도 보완하고 있으며, 유공을 고려한 실선에서 사용 중인 유공보강판 모델을 적용하여 좌굴강도 및 극한강도를 파악할 필요성이 있다. 이와 같은 측면에서 각 조선소에서는 각국 선급들이 제시하는 유공판의 좌굴설계식을 사용하여 강도계산을 하고 있으나 임의의 유공크기에 대한 좌굴강도 및 극한강도 평가법을 찾기란 매우 어려운 일이다. 본 연구에서는 실선에서 사용 중인 유공보강판의 모델을 조사하여 비선형 유한요소법(ANSYS)을 사용하여 면내 압축하중이 작용하는 경우에 대해서 유공비, 웹 치수, 두께 그리고 보강재 단면을 변화시켜가며, 극한강도 시리즈 해석을 수행하고 압축극한강도에 미치는 영향을 검토하였다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제30권4호
• /
• pp.102-111
• /
• 1993

대형구조물에서 발생되는 피로 및 취성파괴에 대한 강도의 특성 평가는 대형구조물의 설계에서 중요한 검토 사항중에 하나이다. 본 논문에서는 대형선체 및 해양구조물과 같은 대형구조물의 기본 설계단계에서 파괴역학을 이용하여 피로균열 진전과 취성파괴 발생 및 정지등에 대한 구조물의 파괴 강도 특성을 파악하고 이것을 기초로 이에 대한 안전성평가를 검토하였다. 소형시험 결과에서 선체구조의 상갑판 전단부와 같은 복잡한 구조물의 피로파괴 강도특성을 정도가 높고 또한 간편하게 추정할 수 있는가에 대하여, 실물크기 부분구조 모델시험을 실시하여 이를 비교 검토하였다. 본 연구대상에서는 소형시험결과를 기초로해서 대형구조물의 피로균열전파거동을 예측할 수 있음을 보였다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제10권2호
• /
• pp.35-39
• /
• 2004

선체구조는 기본적으로 판부재의 조합으로 이루어져 있으며, 이러한 판부재는 하중분담 능력에 따라서 전체적인 구조의 강도에 큰 영향을 미치게 된다. 또한 각 구조적인 판부재는 개별적으로 거동하는 것이 아니라 종합적인 구조로서 작용하게 된다. 선박구조물은 강구조물과 해양구조물에서와는 달리 고정도의 부정정 구조물로 구성되어 있으며, 이러한 구조물의 거동을 정확하게 규명하기 위해서는 복잡하게 구성되어 있는 선체판넬 구조를 단순화시켜서 해석에 적용하여야 한다. 본 연구에서는 선체판넬구조의 모델링영역에 따른 최종강도 거동의 차이를 분석하여, 합리적인 모델링영역을 규명하고자 한다. 사용된 해석모델은 실제 상선의 이중저구조에서 사용되는 판넬에서 채택하였으며, 유한요소해석 모델링 시 3가지 서로 다른 해석영역을 지정하여 적용하였다. 본 연구의 목적은 일축압축하중이 작용하는 보강판넬구조에서 서로 다른 모델링영역을 갖는 보강판에서의 최종강도 거동을 분석하여 최적의 해석모델링 영역을 찾는 것이다.