• Ocean Systems Engineering
• /
• 제10권3호
• /
• pp.243-266
• /
• 2020

In-place analysis for offshore platforms is required to make proper design for new structures and true assessment for existing structures. In addition, ensure the structural integrity of platforms components under the maximum and minimum operating loads and environmental conditions. In-place analysis was carried out to verify the robustness and capability of structural members with all appurtenances to support the applied loads in either operating condition or storm conditions. A nonlinear finite element analysis is adopted for the platform structure above the seabed and the pile-soil interaction to estimate the in-place behavior of a typical fixed offshore platform. The SACS software is utilized to calculate the natural frequencies of the model and to obtain the response of platform joints according to in-place analysis then the stresses at selected members, as well as their nodal displacements. The directions of environmental loads and water depth variations have an important effect on the results of the in-place analysis behavior. The influence of the soil-structure interaction on the response of the jacket foundation predicts is necessary to estimate the loads of the offshore platform well and real simulation of offshore foundation for the in-place analysis. The result of the study shows that the in-place response investigation is quite crucial for safe design and operation of offshore platform against the variation of environmental loads.

• Ocean Systems Engineering
• /
• 제4권3호
• /
• pp.169-183
• /
• 2014

For the reliable design of substructure supporting offshore wind turbines it is very important to reduce the effects of wave forces. Since the substructure is strongly influenced by the effects of wave forces as the size of substructure increases. In the present study, the hybrid substructure with multi-cylinder is newly suggested to reduce the effects of wave forces. Using diffraction theory the scattering waves in a fluid region are expressed by an Eigenfunction expansion method with three dimensional potential theory to calculate the wave force acting on the hybrid substructure. The wave force and wave run-up acting on the hybrid substructure is presented to examine the water wave interaction according to the variation of cylindrical size and the distance among cylinders. It is found that the suggested hybrid substructure with multi-cylinder is very useful to reduce the effects of wave forces acting on the substructure for offshore wind turbines.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제36권1호
• /
• pp.67-74
• /
• 2023

A meshless technique using the geometric conservation least-squares method (GC-LSM) was devised to discretize the governing equation of linear elasticity. Although the finite-element method is widely used for structural analysis, a meshless method was developed because of its advantages in a moving grid system. This work is the preliminary phase for developing a fully meshless-based fluid-structure interaction solver. In this study, Cauchy's momentum equation was discretized in strong form using GC-LSM for the structural domain, and the Newmark beta method was used for time integration. The solver was validated in 1D, 2D, and 3D benchmarking problems. Static and dynamic results were obtained. The results are more accurate than those of analytic solutions.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
• /
• pp.59-62
• /
• 2009

유체-고체 상호작용(FSI)은 산업전반에서 꼭 필요한 분야이면서도 쉽게 접근하기가 어려운 전산역학 분야의 난제 중 하나이다. 유체-고체 상호작용의 전산해석에서 유체와 고체 사이의 불일치 격자망을 어떻게 처리하는가는 매우 어렵고 민감한 부분이 된다. 운동학적 연속성과 계면을 따른 응력의 평형을 추적하기 위해 유체와 고체의 계면에서는 각각의 영역에서 해석된 물리량들을 다른 영역으로 정확히 전달해야 하는데 대부분의 유체-고체 상호작용의 문제들은 불일치 격자를 가지고 있기 때문에 불일치 격자망을 효과적으로 처리하는 수단이 필요하다. 그래서 넓은 분야에 걸쳐 적용 가능한 유체 고체 상호작용 문제에 대한 효과적인 해석방법의 제안이 큰 의미를 갖는다고 생각한다. 따라서 본 연구에서는 유체-고체 계면의 운동을 이동최소제곱 기반의 변절점 요소를 사용하여 모사함으로써 2차원 유체-고체의 상호작용(FSI)을 위한 새로운 접근방법을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2006년도 정기 학술대회 논문집
• /
• pp.597-602
• /
• 2006

Many researches have been studied several vibration control device such as TMD and TLD to reduce the influence of wind or seismic waves for high-rise buildings. TLD provides some advantages such as easy installation and low maintenance cost. However, because of the difficulties in evaluating the characteristics of TLD, the dynamic characteristics of TLD must be investigated by experiment or analysis. In this study, the dynamic response analysis of structure with TLD was carried out to verify the vibration control ability of the proposed TLD for high-rise building with about 60 stories. A real seismic wave was used, and the parameter of interest was chosen by the height of water level in the same shape of water tank. From the numerical results, the responses of structure with water tank were confirmed to be safer than those of structure without water tank.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
• /
• pp.644-647
• /
• 2011

지형 및 환경에 따라 해안 사면의 침식, 세굴을 막기 위한 효과 있는 해안구조물의 설치가 필요하다. 본 연구에서는 유체-구조 상호작용을 고려해서 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하여 조파 실험모델링을 하고, 해안사석구조물과 상호작용에 의한 유체 흐름을 분석하였다. 사석의 유무와 크기, 개수 등의 변수를 조정하여 서로 다른 4가지 경우에 따른 결과를 비교 분석하였다. 또한 해안사석구조물을 구성하는 투수 콘크리트의 특성 분석을 위하여 CT 이미지를 사용하여 투수 콘크리트의 공극 분포를 관찰하였다. 투수 콘크리트의 특성에 큰 영향을 미치는 공극 분포의 파악을 위하여 확률 분포 함수를 사용하여 투수 콘크리트 공극의 공간적 분포를 분석하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
• /
• pp.285-288
• /
• 2010

유체저장탱크가 외부로부터 지진과 같은 동적하중을 받게 될 경우 유체와 구조물의 상호작용(Fluid-Structure Interaction)으로 인하여 일반적인 구조물과는 상이한 거동을 보이게 된다. 이러한 복잡한 상호작용을 고려하여 현재 내진 설계에서는 Housner와 Haroun의 이론을 적용한 단순화 모델들이 사용되고 있다. 이들 모델은 유체의 거동을 대류(convective) 성분과 충격(impulsive) 성분으로 구분하여 집중질량으로 단순화 한다. 하지만 점차 대형화되고 있는 유체저장탱크의 정확한 동적 거동 특성을 파악하고, 지진하중과 같은 방향성을 가진 하중에 대한 구조물의 정확한 응답을 해석하려면 단순화 모델의 적용성 검토가 필요하다. 본 연구에서는 지진하중을 받는 유체저장탱크의 동적거동을 집중질량 모델과 3차원 모델을 이용하여 해석하였다. 나아가 해석결과의 차이를 분석하여 단순화 모델의 정확도 향상을 위한 내진설계변수 산출에 관하여 향후 연구방향을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
• /
• pp.574-577
• /
• 2010

이번 연구에서는 저속 비압축성 유체-구조 연성을 고려한 위상 최적화을 위해 새로운 모노리틱 해석을 개발한다. 이 새로운 해석 기법에서는 기존의 유체-구조 연성 시스템 해석 기법에서 유체와 구조 영역을 분리하고 연성 조건을 만족시키는 것과 다르게 하나의 일치된 해석 방정식을 유체 영역과 구조 영역에 동일하게 적용한다. 또한, 경계조건을 만족시키기 위하여 단일화 된 해석 방정식의 물성치를 바꾸어주는 새로운 방식을 제시하였다. 이 새로운 방법에서는 유체, 구조 영역을 분리하지 않고 Navier-Stoke's 방정식과 선형 탄성식을 동시에 사용하였다. 또한, 유체-구조 영역이 연성 해석 중 변화하는 것을 반영하기 위하여 구조 변위를 이용하여 Deformation tensor를 계산하였고 이를 이용하여 변형 후에서의 Navier-Stoke 방정식의 미분을 계산하는 방법을 제안하였다. 그리고, 정상 상태 유체를 가정하고 속도에 비례하는 마찰힘인 Darcy's force 항을 Navier-Stoke 방정식에 넣고 이 마찰 힘의 크기를 변화시킴으로 해서 유체 방정식에서의 연성 경계 조건을 만족시켰다. 선형 탄성 방정식에서 Divergence이론을 이용해서 경계에서 작용하는 외력이 하는 일을 내부 시스템에 하는 일로 계산하였다. 개발된 모노리스 해석 방법을 이용하여 저속 비압축성 유체가 구조에 미치는 압축력을 계산하였고 이용하여 컴플라이언트 미케니즘을 설계하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제34권1호
• /
• pp.9-16
• /
• 2014

최근 수중폭발로 인한 구조물의 충격응답에 대한 연구는 매우 높은 비용과 소요시간, 민감한 환경문제 등으로 인하여 실제 시험보다는 컴퓨터를 통한 수치해석적 연구가 활발히 진행되어 왔다. 또한 시뮬레이션의 기술 향상과 더욱 정교해진 기능들로 수치 시뮬레이션의 효율성이 증가되었을 뿐 아니라 그 신뢰성까지 증가하였다. 본 연구에서는 유체 표면의 Acoustic Pressure와 구조물 표면 변위의 적절한 관계를 다루는 구조-유체 상호작용(FSI : Fluid-Structure Interaction), 수중폭파 형태를 결정하는 유체의 깊이와 폭발물과 구조물 사이의 거리에 대한 파라미터를 상용 유한요소 프로그램인 ABAQUS에 적용한 시뮬레이션 값과 실험적 이론 값 비교에 중점을 두었다. 수중폭발로 인한 파이프의 충격테스트 응답 분석은 ABAQUS/Explicit을 사용하여 수행되었고, 시간이력에 따른 충격하중, Acoustic Pressure, 타격지점의 응력, 속도, 변형에너지 등 ABAQUS CAE에서 결과를 나타내었다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제75권4호
• /
• pp.487-496
• /
• 2020

Most of the previous works on numerical analysis of galloping of transmission lines are generally based on the quasisteady theory. However, some wind tunnel tests of the rectangular section or hangers of suspension bridges have shown that the galloping phenomenon has a strong unsteady characteristic and the test results are quite different from the quasi-steady calculation results. Therefore, it is necessary to check the applicability of the quasi-static theory in galloping analysis of the ice-covered transmission line. Although some limited unsteady simulation researches have been conducted on the variation of parameters such as aerodynamic damping, aerodynamic coefficients with wind speed or wind attack angle, there is a need to investigate the numerical simulation of unsteady galloping of two-dimensional iced transmission line with comparison to wind tunnel test results. In this paper, it is proposed to conduct a two dimensional (2-D) unsteady numerical analysis of ice-covered transmission line galloping. First, wind tunnel tests of a typical crescent-shapes iced conductor are conducted firstly to check the subsequent quasisteady and unsteady numerical analysis results. Then, a numerical simulation model consistent with the aeroelastic model in the wind tunnel test is established. The weak coupling methodology is used to consider the fluid-structure interaction in investigating a two-dimension numerical simulation of unsteady galloping of the iced conductor. First, the flow field is simulated to obtain the pressure and velocity distribution of the flow field. The fluid action on the iced conduct at the coupling interface is treated as an external load to the conductor. Then, the movement of the conduct is analyzed separately. The software ANSYS FLUENT is employed and redeveloped to numerically analyze the model responses based on fluid-structure interaction theory. The numerical simulation results of unsteady galloping of the iced conduct are compared with the measured responses of wind tunnel tests and the numerical results by the conventional quasi-steady theory, respectively.