This paper is related to structural assessment considering the hydroelastic response of ultra large container ships, especially from whipping (bow or stern impacts) and from springing (resonance). In general, whipping contributes both to increased fatigue and extreme loading, while springing does mainly contribute to increased fatigue loading. To evaluate the hydroelastic response quantitatively with high accuracy, numerical code considering hydro-structure coupling was applied and fatigue strength of a 13,100 TEU class containership was verified. The segmented model test and full scale measurement were also needed to assess the effect of whipping and springing on the fatigue and extreme capacity in more realistic way and for verification of the numerical tools. With reference to class rule, fatigue assessment considering springing effect and extreme assessment considering whipping effect were introduced.
Experimental analyses on the Hydroelastic Flow-Structure Interactions on pulsed impinged jet is measured with the FSIMS(Flow-Structure Interaction Measurement System. The nozzle diameter is D=15mm and two major experiments have been carried out for the cases of the distance between the nozzle tip to the elastic wall is 6.0. The pulsed jets were controlled by a solenoid valve and were impinged onto an elastic plate (material: silicon, diameter: 350mm, thickness: 0.5mm, hardness: 15). The Reynolds numbers were 20,000 and 24,000 when the jets were impinged with the volume velocities. The results showed that the elastic plate moved slightly to the opposite direction of the jet direction at the time of valve opening. It has been shown that the vortices travelling over the surface of the wall made the elastic wall distorted locally due to a vector forces between rotating forces of the vortex and a newly-incoming flow.
Very Large Floating Structure(VLFS) is regarded as one of promising candidates for the future utilization of ocean space. VLFS has the merits of small environmental effect. short construction term, easiness for extension and removal. It is well known that hydroelastic response is one of major design concerns of such a huge structure. Most of studies on the hydroelastic analysis of VLFS assumed uniform mass and bending stiffness. In case of a floating hotel where noticeable change of mass and stiffness at the hotel part is expected. it is necessary to investigate the effect of nonuniform mass and bending stiffness on the hydroelastic response. A model test of a pontoon type VLFS with nonuniform bending stiffness carried out for performance evaluation of a floating marina-hotel-convention center is described in this paper. Through investigation of model test results and comparison with numerical analysis using eigenfunction method, effect of the variation of bending stiffness is discussed.
Numerical methodology to solve ship springing problem, which is basically fluid-structure interaction problem, was explored in this study. Solution of this hydroelasticity problem was sought by coupling higher order B-spline Rankine panel method and finite element method in time domain, each of which is introduced for fluid and structure domain respectively. Even though varieties of different combinations in terms of numerical scheme are possible and have been tried by many researchers to solve the problem, no systematic study regarding the characteristics of each scheme has been done so far. Here, extensive case studies have been done on the numerical schemes especially focusing on the iteration method, FE analysis of beam-like structure, handling of forward speed problem and so on. Two different iteration scheme, Newton style one and fixed point iteration, were tried in this study and results were compared between the two. For the solution of the FE-based equation of motion, direct integration and modal superposition method were compared with each other from the viewpoint of its efficiency and accuracy. Finally, calculation of second derivative of basis potential, which is difficult to obtain with accuracy within grid-based method like BEM was discussed.
본 논문은 초대형 부유식 해양구조물의 유탄성 응답에 대한 계산을 선형 이론에 근거하여 해석하였다. 이론 방법은 압력분포법과 모우드 전개법을 사용하여 계산하였고, 유체 압력을 계산하기 위해 자유표면 위에 특이점을 분포하였다. 초대형 해양 구조물은 판 구조물로 근사시키고, 구조물의 수직 변위는 양단이 자유인 보의 고유함수에 의한 모우드 전개법을 사용하여 계산하였다. 본 논문의 계산 항목은 수직 운동응답, 압력분포, 부가질량, 감쇠계수 및 굽힘 모우멘트이고, 계산 결과에 의하면 기존의 실험치와 좋은 일치를 보여준다.
This paper is transient motions of a very large floating structure subjected to dynamic load induced by wave. A time domain method is applied to the hydroelasticity problems for this purpose. The method is based on source-dipole and FEM scheme and on Newmark $\beta$ method to pursuit time step process taking advantage of the memory effect. The present method is appied to hydroelastic response analysis in regular waves and impact responses due to dropping aircraft.
A barge-type structure has been recently watched since The Floating Structures Association of Japan proposed the new concept as the most suitable one of floating airports. In this paper, the method, which is based on a combination of a three-dimensional source distribution method and the wave interaction theory is applied to very large floating structure of barge-type. The calculated results show good agreement with the experimental and calculated ones by Yago and remarkable characteristics concerning the hydroelastic behavior of the very large floating structure on the effects of hydrodynamic interactions and choice of body modelling.
To design very large ships, such as very large drillships, we have to estimate the hydroelastic responses of the very large ships in waves. A numerical procedure is described for estimating the hydroelastic responses of very large ships advancing with slow speed in waves. The developed numerical approach is based on a combination of the three-dimensional source distribution method and the finite element method, including fluid-structure interaction by regarding a very large ship as many hull elements connected with elastic beam elements. Numerical results are compared with experimental and numerical ones obtained in the literature. The results of comparison confirmed the validity of the proposed approach.
해양공간 활용을 위해 예상되는 부유식 해양구조물은 단위구조들이 결합된 형태의 초대형 구조물로서 단위 구조물간의 탄성변형 문제가 매우 중요시되고 있으며 이에 따라 단위구조물간의 상호작용이 고려된 유체력 산출과 탄성응답이 고려된 해석법의 개발이 전세게적으로 활발히 이루어지고 있다. 독립 부유구조물 자체의 크기가 대형화될 때 발생하는 탄성 변형 또한 구조 해석 및 진동관점에서 중요한 고려사항이며, 이는 조선공학분야에서 유탄성 해석기법에 바탕을 두고 연구가 활발히 진행중이다. 본 고에서는 부유구조물의 설계에 있어 핵심기술중 하나인 파랑응답 해석기술의 현황에 대해 살펴보고 현재 한국기계연구원에서 수행중인 국책연구개발사업 "해양공간이용 대형 복합플랜트 개발"의 세부과제인 "부유구조물 파랑응답 해석기법 개발"의 추진내용에 대해 환경 하중/응답해석기술, 계류시스템 설계/해석기술, 유탄성응답 해석기술로 나누어 소개하고자 한다. 해석기술로 나누어 소개하고자 한다.
In this paper hydroelastic responses of a very large floating structure(VLFS) are studied theoretically. We have been developed the source and dipole distribution method and pressure distribution method to evaluate the hydrodynamic pressures. The problem of vertical structural responses due to waves are calculated by using finite element method(FEM) and modal expansion method of a free-free beam Hydroelastic responses of VLFS in waves are computed by four methods developed in this paper. As a result the theoretical results of motion responses show good agreements with experimental ones.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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