This paper intends to introduce the applicability of HydroQus to a problem of a tanker collision against a semi-submersible type floating offshore wind turbine (FOWT). HydroQus is a plug-in based on potential flow theory that generates interactive hydroforces in a commercial Finite element analysis (FEA) code Abaqus/Explicit. Frequency response analyses were conducted for a 10MW capacity FOWT to obtain hydrostatic and hydrodynamic constants. The tanker was modeled with rigid elements, while elastic-plastic elements were used for the FOWT. Mooring chains were modeled to implement station keeping ability of the FOWT. Two types of fracture models were considered: constant failure strain model and combined failure strain model HC-LN model composed of Hosford-Coulomb (HC) model & localized necking (LN) model. The damage extents were evaluated by hydroforces and failure strain models. The largest equivalent plastic strain observed in the cases where both restoring force and radiation force were considered. Stress triaxiality and damage indicator analysis showed that the application of HC-LN model was suitable. It could be stated that applications of suitable failure strain model and hydrodynamics into the collision simulations were of importance.
Park, Hyoung-Jin;Hwang, In-Sung;Kang, Mun-Jin;Rhee, Se-Hun
Journal of Welding and Joining
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v.26
no.1
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pp.63-68
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2008
This paper has aimed to prevent excessive heat input by controlling arc distribution and heat input capacity with pulse GTAW in order to improve weld quality in 0.08mm pressure gauge diaphragm and flange welding parts. A design of experiment was designed using Box-Behnken method to optimize a welding process. The pulse GTAW parameters such as pulse current, base current, pulse duty, frequency and welding speed were set to input variables while hydraulic pressure that represents welding characteristics in diaphragm and flange joint were set to output variables. Based on the test result, a second regression equation was obtained between input and output variables and turned out significant. Besides, an influence of parameters has been confirmed through response surface analysis using the second-order regression equation and optimum welding condition was obtained through a grid-search method. The optimum welding condition was set to pulse current 84.4(A), base current 29.6(A), pulse duty 58.8(%), frequency 10(%), and welding speed 596(mm/min). Then, decent bead shape was acquired with no excessive heat input under the $2.3kgf/cm^2$ of hydrostatic pressure.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.47
no.3
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pp.291-305
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2010
A three-dimensional time-domain calculation method is of crucial importance in prediction of the motions and wave loads of a ship advancing in a severe irregular sea. The exact solution of the free surface wave-ship interaction problem is very complicated because of the essentially nonlinear boundary conditions. In this paper, an approximate body nonlinear approach based on the three-dimensional time-domain forward-speed free-surface Green function has been presented. The Froude-Krylov force and the hydrostatic restoring force are calculated over the instantaneous wetted surface of the ship while the forces due to the radiation and scattering potentials over the mean wetted surface. The time-domain radiation and scattering potentials have been obtained from a time invariant kernel of integral equations for the potentials which are discretized according to the second-order boundary element method (Hong and Hong 2008). The diffraction impulse-response functions of the Wigley seakeeping model advancing in transient head waves at various Froude numbers have been presented. A simulation of coupled heave-pitch motion of a long rectangular barge advancing in regular head waves of large amplitude has been carried out. Comparisons between the linear and the approximate body nonlinear numerical results of motions and wave loads of the barge at a nonzero Froude number have been made.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.13
no.2
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pp.253-265
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1993
This paper presents a numerical method for implementing a nonlinear constitutive material model developed by Lade, into a finite element computer program. The techniques used are based on the displacement method for the solution of axial symmetric and plane strain nonlinear boundary value problems. Laboratory behaviour of Baekma river sand(#40-60) is used to illustrate the determination of the parameters and verification of the model. Computer procedure is developed to determine the material parameters for the nonlinear model from the raw laboratory test data. The model is verified by comparing its predictions with observed data used for the determination of the parameters and then with observed data not used for the determination. Three categories of tests are carried out in the back-prediction exercise; (1) A hydrostatic test including loading and unloading response, (2) Conventional triaxial drained compression tests at three different confining pressure and (3) A model strip footing test not including in the evaluation of material parameters. Pertinent observations are discussed based on the comparison of predicted response and experimental data.
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.4
no.4
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pp.21-31
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2001
When an oil-spilling accident occurs at sea, it is of the primary importance to predict the amount of oil leakage for the swift response and decision-making. The simplest method of oil-leakage estimation is based on the hydrostatic pressure balance between oil inside the tank and seawater outside of leakage hole, that is the so-called Torricelli equilibrium relation. However, there exists discrepancy between the reality and the Torricelli relation, since the latter is obtained from the quasi-steady treatment of Bernoulli equation ignoring viscous friction. A preliminary experiment has been performed to find out the oil-leaking speed and shape. Soy-bean oil inside the inner tank was ejected into water of the outer tank through four different leakage holes to record the amount of oil leakage. Furthermore, a CFD (Computational Fluid Dynamics) method was utilized to simulate the experimental situation. The Wavier-Stokes equations were solved for two-density flow of oil and water. VOF method was employed to capture the shape of their interface. It is found that the oil-leaking speed varies due to the frictional resistance of the leakage hole passage dependent on its aspect ratio. The Torricelli factor relating the speed predicted by using the hydrostatic balance and the real leakage speed is assessed. For the present experimental setup, Torricelli factors were in the range of 35%~55% depending on the aspect ratio of leakage holes. On the other hand, CFD results predicted that Torricelli factor could be 52% regardless of the aspect ratio of the leakage holes, when the frictional resistance of leakage hole passage was neglected.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.26
no.4
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pp.247-254
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2013
In this paper, dynamic response analysis of a heave compensation system is performed for offshore drilling operations based on multibody dynamics. With this simulation, the efficiency of the heave compensation system can be virtually confirmed before it is applied to drilling operations. The heave compensation system installed on a semi-submersible platform consists of a passive and an active heave compensator. The passive and active heave compensator are composed of several bodies that are connected to each other with various types of joints. Therefore, to carry out the dynamic response analysis, the dynamics kernel was developed based on mutibody dynamics. To construct the equations of motion of the multibody system and to determine the unknown accelerations and constraint forces, the recursive Newton-Euler formulation was adapted. Functions of the developed dynamics kernel were verified by comparing them with other commercial dynamics kernels. The hydrostatic force with nonlinear effects, the linearized hydrodynamic force, and the pneumatic and hydraulic control forces were considered as the external forces that act on the platform of the semi-submersible rig and the heave compensation system. The dynamic simulation of the heave compensation system of the semi-submersible rig, which is available for drilling operations with a 3,600m water depth, was carried out. From the results of the simulation, the efficiency of the heave compensation system were evaluated before they were applied to the offshore drilling operations. Moreover, the calculated constraint forces could serve as reference data for the design of the mechanical system.
KIM, Sung-Uk;KIM, In-Seob;SONG, Mi-Kyoung;LEE, Gun-Kyung
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.27
no.7
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pp.1031-1037
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2021
The frequency of marine accidents of vessels in Korea is steadily increasing and it is concentrated on small vessels with less than 10 tons of gross tonnage. Therefore, preventing capsizing accidents in small vessels is important to reduce the cost in terms of human and property damage due to such accidents. However, research on the seakeeping performance of small vessels has been insufficient, and there are no domestic and international regulations on seakeeping performance. Therefore, in this study, capsizing accidents caused by poor loading conditions were investigated by examining the adjudications of the small vessels in which the capsizing accidents occurred. Hydrostatic calculations and seakeeping performance analysis were performed for a representative vessel. A vessel generally performs a six-degree-of-freedom motion during operation. In this study, the response amplitude operator and response spectrum of a representative vessel were calculated to determine the roll motion. Moreover, a short-term statistical analysis of the vessel according to the loading conditions was performed for the wave stationary status for 3 h. From the results, it was estimated that, when the loading condition of a small vessel is poor, its roll motion increases, greatly reducing its stability.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.8
no.4
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pp.274-286
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1996
Two-dimensional flexible body analysis (hydroelasticity theory) is adopted to a very large floating structure that may be multimodule and extend in the longitudinal direction. The boundary-element method (BEM) and Green function method(GFM) are used to obtain the hydrodynamic coefficients. The structure is considered to be a flexible beam responding to waves in the vertical direction and a consistent formulation for the hydrostatic stiffness is derived. The resulting coupled equations of motion are solved directly. Two designs of the module connectors are considered: a rotationally-flexible hinge connector, and a rotationally-rigid connector Numerical examples are presented to an integrated system of semi-submersibles. The analysis provides basic motions and section forces, which are useful to develop an understanding of the fundamental modes of displacement and force amplitudes for which multi-module VLFSs must be designed. The results show that while the hinge connectors result in greater motion, the rigid connectors increase substantially the sectional moments.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.35
no.1
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pp.115-120
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2011
The dynamic responses of a 5 MW wind turbine lifted by a floating crane with two elastic booms are analyzed. Dynamic equations of motions of a multibody system that consists of a floating crane, two elastic booms, and a wind turbine are derived. The six-degree-of-freedom (DOF) motions for the floating crane and the wind turbine are considered in the equations of motions. The hydrostatic force, the hydrodynamic force due to a regular wave, the mooring force, the wire rope force, and the gravitational force are considered as external forces. By solving the equations numerically, the dynamic responses of cargo are simulated. The simulation results are compared with those in the case of one elastic boom. Finally, the dynamic responses of the wind turbine lifted by the floating crane are analyzed under regular wave condition.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.35
no.3
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pp.309-316
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2011
Canoes are usually made from wood or FRP. However, today environment-friendly materials are preferred, and hulls made of FRP are prohibited in some countries. Polyethylene can be recycled and so is suitable for synthetic canoe construction. We used 3D Boat-Design to determine the hydrostatic properties of the canoe. Flow-structure coupled analysis was performed using ANSYS Workbench R12.1. The hull pressure and passenger weight were considered as canoe loading factors. The key parameters for the canoe are the design variables. The constraints are as follows: (1) The maximum stress must not exceed 50% of the polyethylene yield stress; and (2) the canoe weight must not exceed 50 kg. The optimal structural conditions were obtained by the response optimization process. The components of the canoe hull were manufactured from polyethylene pipes and joined by thermal fusion methods. Tests showed that the polyethylene canoe had better performance than existing canoes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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