Hull girder stress monitoring system for container ship uses four long-base-strain-gages at mid-ship to monitor the resultant stresses and the applied moment components of horizontal, vertical and torsional moments. The bending moments are estimated by using the conventional strain-moment relations, however, the torsional moment related to the warping strain requires the assumption of the shape of torsional moments over the hull girder. Though this shape could be a sine function with an adequate period, it largely depends upon certain empirical formulas. This paper introduces additional four long-base-strain-gages at mid-ship to derive the longitudinal slope of the warping strain because this slope is directly related to the torsional moment by Bi-moment concept. An open-channel-type cantilever beam has been selected as a simplified model for container ship and the result has proved that the suggested concepts can estimate the torsional component accurately. Finally this method can become reliable technique to derive all external moments in hull girder stress monitoring system for container ships.
The hull monitoring systems of container ships with four long-base gages give enough information for identifying the hull girder loads such as bending and torsional moments. But such a load-identification for container ships has not been known. In this paper, a load-identification method is suggested in terms of a linear matrix equation that the measured strain vector equals to the multiplication of the transformation matrix and the desired strain component vector. The equation is proved to be mathematically complete by the property of positive-definite determinant of the transformation matrix. The method is applied to a hull stress monitoring system for 8100TED container ship during sea trial, and the estimated external loads illustrate reasonable results in comparison with the pre-estimated results. This moment decomposition concept has also been tested in real operation conditions. The typical phenomena over the Suez Canal illustrated very suitable results comparing with the physical understandings. Henceforth, one can effectively use the proposed concept to monitor the hull girder loads such as bending and torsional moments.
Kim, Do Kyun;Park, Dae Kyeom;Park, Dong Hee;Kim, Han Byul;Kim, Bong Ju;Seo, Jung Kwan;Paik, Jeom Kee
Structural Engineering and Mechanics
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제42권4호
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pp.531-549
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2012
Numerous oil tanker losses have been reported and one of the possible causes of such casualties is caused by the structural failure of aging ship hulls in rough weather. In aging ships, corrosion and fatigue cracks are the two most important factors affecting structural safety and integrity. This research is about effect on hull girder ultimate strength behavior of double hull oil tanker according to corrosion after Part I: stiffened panel. Based on corrosion data of Part I (time-dependent corrosion wastage model and CSR corrosion model), when progressing corrosion of fourtypes of double hull oil tankers (VLCC, Suezmax, Aframax, and Panamax), the ultimate strength behavior of hull girder is compared and analyzed. In case of the ultimate strength behavior of hull girder, when occurring corrosion, the result under vertical and horizontal bending moment is analyzed. The effect of time-dependent corrosion wastage on the ultimate hull girder strength as well as the area, section modulus, and moment of inertia are also studied. The result of this research will be useful data to evaluate ultimate hull girder strength of corroded double hull oil tanker.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제10권1호
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pp.21-36
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2018
The incidence of collision damage models on oil tanker and bulk carrier reliability is investigated considering the IACS deterministic model against GOALDS/IMO database statistics for collision events, substantiating the probabilistic model. Statistical properties of hull girder residual strength are determined by Monte Carlo simulation, based on random generation of damage dimensions and a modified form of incremental-iterative method, to account for neutral axis rotation and equilibrium of horizontal bending moment, due to cross-section asymmetry after collision events. Reliability analysis is performed, to investigate the incidence of collision penetration depth and height statistical properties on hull girder sagging/hogging failure probabilities. Besides, the incidence of corrosion on hull girder residual strength and reliability is also discussed, focussing on gross, hull girder net and local net scantlings, respectively. The ISSC double hull oil tanker and single side bulk carrier, assumed as test cases in the ISSC 2012 report, are taken as reference ships.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제12권1호
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pp.902-909
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2020
It is announced a new procedure for the real-time overall hull response monitoring system depends on inclinometer sensor data. The procedure requires a few inclinometer sensors' data, located on the deck. Sensor data is used to obtain curvature values; and curvature values are used to find out displacements or relevant moment values according to pre-calculated moment-curvature diagrams. Numerical studies are demonstrated with reasonable accuracy for the pre-ultimate and the post-ultimate nonlinear behaviors. Elastic, inelastic, and post-collapse structural bending moment capacity determination of the hull has been presented. The proposed inverse engineering technique will be able to see the response of the hull in real-time with high accuracy to manage the course and speed when cruising or control the loading and the unloading process at the port.
This paper estimates the residual longitudinal strength of a damaged double hull VLCC (Very Large Crude Carrier) under combined vertical and horizontal bending moments using Smith's method. The damage estimated in this study occurred due to collision or grounding accidents. The effects of the randomness of the yield stress, plate thickness, extent of damage, and the combination of these three parameters on the ultimate hull girder strength were investigated. Random variables were generated by a Monte Carlo simulation and applied to the double hull VLCC described by the ISSC (International Ship and Offshore Structures Congress) 2000 report.
The calculation method which takes into account the shear lag effects on the ultimate transverse bending moment of a SWATH(Small Waterplane Area Twin Hull) ship has been developed. In case of the ultimate bending strength analysis of conventional monohull ships and general box girder structures, the hypothesis that plane section remains plane after bending can be employed but not in the case of the structures having wide flange. For the ultimate bending strength analysis of such structures, a new method which can take into account the effect of shear lag on the ultimate bending strength has been developed by adopting more reasonable assumption that warping distortion of the section takes place inthe same way as the actual stress distribution. Finally, the proposed method has been applied to a a SWATH cross deck structure.
선체의 갑판부와 선저부 그리고 해양구조물의 기본적인 구조는 보강판이다. 보강판넬은 한쪽방향으로 위치한 보강재 혹은 종/횡 방향으로 복잡하게 위치한 구조를 이루고 있으며, 후자의 모델을 그릴리지 구조라고 부른다 선체구조설계 단계에서 선박의 종강도 평가는 가장 중요한 항목이다. 일반적으로, 극심한 해상상태에 놓인 선박의 선저부에는 호깅조건에 의해 발생되는 횡모멘트에 기인하여 압축하중이 작용하게 되며, 이와 동시에 수압하중 작용으로 인한 국부휭모멘트가 작용된다. 본 논문에서는, 구조해석 결과의 검증을 위해서 여러 가지 해석프로그램 및 현재 사용되고 있는 선급룰과의 비교를 하여 횡하중의 영향에 따른 압축최종강도에 대해 분석하고, 여러 가지 설계변수를 변화하여, 각각의 영향을 검토하고, 최종적으로 조합하중 조건에서의 횡하중의 영향에 대해서 분석하였다. 본 연구에서 얻어진 결과들은 최종한계상태설계법에 기반을 두고, 조합하중이 작용하는 선체보강판의 구조강도 거동에 대해서 하중성분에 대한 관계를 고찰하였다.
The purpose of this study is to evaluate the structural safety at the topside weldment of hull structure, which was welded after launching. For it, the variations of residual stress and distortion at the topside weldment with loading conditions such as hull girder hogging bending moment after launching and free initial loading state was evaluated by using FEA. And the maximum stress range at the weldment under design loads specified by classification society was evaluated by FEA. In this case, the residual stress and welding distortion at the topside weldment was assumed to be initial imperfection. In accordance with FEA results, regardless of initial loading condition, tensile residual stress was found. However, the residual stress and welding distortion at the topside weldment produced under hogging condition was less than those of topside weldment under free loading state. That is, the amount of residual stress at the topside weldment decreased with an increase in the amount of tension load caused by hogging condition. It was because the compressive thermal strain at the topside weldment produced during welding was reduced by tensile load. However, the maximum stress range at the topside weldment under maximum hull girder bending moment was almost similar regardless of initial loading condition. So, if the problem related to the soundness of weldment is not introduced by initial load, the effect of initial loading condition during welding on fatigue strength of topside weldment could be negligible.
본 논문에서 얻은 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) slamming 충격력에 의한 선각의 굽힘 모우멘트와 전단력의 계산은 본 논문의 이론 전개방법에 의해 구하는 것이 Antonides의 적용 방법보다 더 타당하다고 생각된다. 2) 수치계산 예에서 보면 선체 중앙단면에서 가장 큰 sagging moment가 발생하며 Antonides의 결과치 보다 3~5%정도 더 크게 나타났다. 3) 기준진동형의 중첩항 수는 주어진 문제의 특성 및 요구되는 정도에 따라 결정되어야 하므로 고차 진동형에 대한 실측치와 이론치의 비교 분석이 선행되어야 한다고 생각된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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