종횡방향 압축하중을 받는 유공판의 최종강도 설계식 개발

박주신(Joo-Shin Park),고재용(Jae-Yong Ko),이준교(Jun-Kyo Lee) 한국항해항만학회 2006 한국항해항만학회지 Vol.30 No.3

선체구조 부재에는 이중저의 거더 및 늑판 등에서 유공을 가진 판이 많이 사용되고 있고, 이는 중량 경감, 사람 및 화물의 이동, 배관 등의 목적으로, 보통은 강도상 큰 문제가 없는 부위에 위치하지만, 때로는 불가피하게 높은 웅력이 작용하는 부위에 설치해야 할 경우도 있다. 이러한 판에 유공의 존재는 연내 하중에 의한 탄성좌굴강도 및 최종강도에 큰 영향을 주게 된다. 따라서 유공판의 탄성좌굴강도 및 최종강도 평가는 선박의 초기 구조설계단계에서 구조부재 치수를 결정할 때 검토해야 할 중요한 설계기준 중의 한가지 이다. 그러므로, 유공판에 대한 합리적인 신뢰적인 탄성좌굴강도 및 최종강도 평가가 필요시 되고 있으며 본 연구에서는 다양한 종횡비와 유공비 그리고 세장비의 영향을 고려하여 탄소성 대변형 유한요소 시리즈해석 결과를 바탕으로 하여 간단한 설계식을 도출하였다. A number of perforated plates are utilized for the passage of the crew and the equipment, reducing weight and the arrangement of piping Hull girders in double bottom and floor plates are the typical parts which have those plates in a ship structure, and the perforated plate is usually positioned at the place which has less loading without local strength problems. In the case of utilizing the plate inevitably at the place which has large strength, an opening of the plate has large effect on the buckling strength due to in-plane rigidity and ultimate strength Therefore the assessments of the elastic buckling strength and the ultimate strength for the perforated plate are the essential requirements for determining the dimensions of the parts at the initial design stage. With above reason. a need of the reasonable assessments for the elastic buckling strength and the ultimate strength has evolved The numerical series analysis with the consideration of the effect due to various aspect ratios and slenderness ratios were performed using finite element method in this research Simple formulas for the design are also proposed from the above analysis.

압축하중을 받는 유공보강판 구조의 최종강도 설계식 개발

박주신(Joo-Shin Park),고재용(Jae-Yong Ko),이경환(Kyung-Hwan Lee) 한국항해항만학회 2007 한국항해항만학회지 Vol.31 No.05

선채는 기본적으로 앓은 판부재들의 조합으로 구성되어 있으며 이들 중 상당수는 유공을 가진 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. 이틀 유공판에 압축하중이 작용하면 좌굴과 최종강도 특성이 크게 변화할 뿐만 아니라 수반되는 면내응력도 재 분포하게 되어 심각한 문제를 발생한다. 본 연구에서는 실선에서 사용 중인 유공보강판의 모델을 조사하여 비선형 유한요소법 (ANSYS)을 사용하여 종방향 압축하중이 작용하는 경우에 대해서 유공비, 웹 치수, 웹 두께 그리고 보강재 단연을 변화시켜가며, 최종강도 시리즈 해석을 수행하고, 최종강도 예측 설계식을 제안하였으며, 식의 정도성을 검증하기 위하여 유한요소해석 결과와 비교하여 정도를 확인 하였다, 제안된 설계식은 초기구조설계 시 유공보강판의 최종강도 계산에 유용하게 사용되리라 판단된다. Ship structures are thin-walled structures and lots of cutouts, for example, at inner bottom structure, girder, upper deck hatch, floor and dia-frame etc. In the case where a plate has a cutout it experiences reduced buckling and ultimate strength and at the same time the in-plane stress under compressive load produced by hull girder bending will be redistributed In the present paper, we investigated several kinds of perforated stiffened model from actual ship structure and series of elasto-plastic large deflection analyses were performed to investigate into the influence of perforation on the buckling and ultimate strength of the perforated stiffened plate varying the cutout ratio, web height, thickness and type of cross-section by commercial FEA program(ANSYS) Closed-form formulas for predicting the ultimate strength of the perforated stiffened plate are empirically derived by curve fitting based on the Finite Element Analysis results. These formulas are used to evaluate the ultimate strength, which showed good correlations with FEM results. These results will be useful for evaluating the ultimate strength of the perforated stiffened plate in the preliminary design.

유공보강판의 좌굴 및 극한강도 특성에 관한 연구

박주신(Joo-Shin Park),고재용(Jae-Yong Ko),오경근(Kyoung-Gun Oh) 한국항해항만학회 2006 한국항해항만학회지 Vol.30 No.6

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 면내응력도 재 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. In ship structures many of the structural plates have cutouts, for example, at inner bottom structure, girder, upper deck hatch, floor and dia-frame etc. In the case where a plate has a cutout it experiences reduced buckling and ultimate strength and at the same time the in-plane stress under compressive load produced by hull girder bending will be redistributed In general, actual ship structure adopted reinforcement of stiffener around the cutout in order to preventing from buckling so it need to examine a buckling and ultimate strength behaviour considering a cutout because In many ship yards used class rule for calculating buckling strength but it is difficult to evaluate perforate stiffened plate with random size. In the present paper, we investigated several kinds of perforated stiffened model from actual ship and then was performed finite element series analysis varying the cutout ratio, web height, thickness and type of cross-section using commercial FEA program(ANSYS) under compressive load.

38피트급 보급형 고속 카타마란 요트의 구조해석

박주신(Park, Joo-Shin),고재용(Ko, Jae-Yong),이경우(Lee, Kyoung-Woo),오우준(Oh, Woo-Jun) 한국항해항만학회 2009 한국항해항만학회지 Vol.33 No.3

최근 해양 레저문화 확산에 따라 요트와 같은 레저선박의 설계기술이 요구되고 있다. 현재 까지 요트 설계 및 생산을 위한 국내 기술개발은 해양 레저 선진국에 비해 활발하지 않으나 최근에 요트 설계 및 생산기술기술의 발전으로 인하여, 관련 요소 기술의 개발이 필요시 되고 있다. 본 연구에서는 해양레저 선박으로서 쌍동선 요트에 대한 기본 구조 설계 및 구조 해석을 위한 기법을 제시한다. 요트와 같이 길이 50미터 이하 길이와 폭/비가 12보다 작은 소형 고속 선박의 강도 해석에 대한 규정이나 방법론은 아직 까지 선급 등에서 공식적으로 제안되지 않고 있다. 따라서 본 논문에서 부재의 스캔틀링은 DNV(Yachts, Design Principles, Design Loads, Hull Structural Design)기준과 KR(FRP선 규칙적용 지침)을 사용하였다. 또한, 구조해석 평가에 있어서는 ABS가이드 라인을 적금하여, 구조안정성을 평가하였다. 본 연구를 통하여, 38피트 보급형 쌍동선 요트의 실선 제작에 피드백 역할이 가능하게 되었다. 또한, 연구 결과는 앞으로 고속 쌍동형 요트의 구조설계 및 구조해석에 관련된 기본적인 자료로 유용하게 활용될 것으로 예상된다. Recently, design technology of has been required such as catamaran yacht with high-speed according to expand a marine leisure industry. The domestic technical development for design and production of yacht is not actively than Canada, USA, Japan etc. However, with further development of yacht design & technology, it is need to develop a key technology related to increase the value of catamaran yacht. In the present paper, new guideline is suggest for catamaran yacht as like kinds of marine leisure ship in order for fundamental structure design and structural analysis for twin-hulled ship yacht and techniques for structural analysis as sea leisure ship in this research. The class of society has not been proposed formally about regulation and methodology for estimation of strength of small hight-speed craft with satisfying two conditions as noted; length less than 50meters, ratio of length to breadth less than 12. In the present study, we were adopted DNV (Yachts, Design Principles, Design Loads, Hull Structural Design) Rule and KR (FRP rule application guide) for scantling of structural members. Furthermore, ABS rule is used for structural calculation about application of loading conditions for catamaran yacht. This study can be available feedback role to manufacture of 38ft diffusion style for catamaran yacht. It is expected that this study will be a good reference in order to design of catamaran yacht with high-speed.

알루미늄 보강판의 압축 최종강도 붕괴 해석

박주신(Joo-Shin Park),고재용(Jae-Yong Ko),오영철(Young-Cheol Oh) 한국항해항만학회 2007 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.1 No.춘계

일반적으로 선박 및 해양구조물에서 사용하고 있는 고강도 알루미늄 재료들은 일반 강재에 비해서 많은 이점들을 가지고 있다. 이러한 알루미늄 재료들은 여러 분야에 걸쳐서 폭넓게 사용되고 있으며, 특히, 초고속 선박의 선체와 갑판부에 많이 이용되어지고 있고, 교량구조물에 사용되는 박스거더, 그리고 해양구조물의 갑판부와 선측구조에도 널리 이용되고 있다. 이러한 알루미늄 구조는 전체적인 구조부재의 중량을 감소하게 하면서 선속의 증가를 가져온다. 일반적인 강구조물의 응력-변형률 관계와 비교하여 보면, 용접가공에 의하여 발생되는 열영향부의 존재로 인하여 상당히 다르게 나타난다. 왜냐하면, 강구조물에 비해 열전도율이 높아서, 열영향부의 영향이 크게 작용하기 때문이다. 본 논문에서는 종방향 압축하중을 받는 알루미늄 보강판넬의 최종강도 특성에 대하여, 열영향부의 범위를 변화한 유한요소해석을 통하여, 열영향부의 범위와 좌굴 및 최종강도 거동의 관계에 대해서 고찰하였다. The use of high-strength aluminium alloys for ship and offshore structure has obviously get many benefits. So, these members are increasingly used in a variety of shipyards, with applications such as hull and deck in the high speed craft, war craft. Other applications are box-girder in the bridges, side plates and deck plates of the offshore structure. These structure can be reduced the structural weight, and can be obtained high speed. Comparing to the steel structures, the characteristics of stress-strain relationship for aluminium structures is fairly different because of influence of heat affected zone(HAZ) produced by welding. The extent of the reduced strength zone is mainly depending on the welding process and welding parameters and material properties. Because of the good heat conductivity of aluminium, the HAZ is much wider than for steel. In the present paper, the ultimate strength characteristics of aluminium panels subjected to axial loading are investigated using FEM series analysis with varying range of HAZ.

종방향 압축력을 받는 선체판부재의 횡압력 영향에 관한 연구

박주신(Joo-Shin Park),고재용(Jae-Yong Ko),이준교(Jun-Kyo Lee) 한국항해항만학회 2005 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.1 No.-

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. The ship plating is generally subjected to combined in-plane load and lateral pressure loads. In-plane loads include axial load and edge shear. which are mainly induced by overall hull girder bending and torsion of the vessel. Lateral pressure is due to water pressure and cargo. These load components are not always applied simultaneously. but more than one can normally exist and interact. Hence, for more rational and safe design of ship structures, it is of crucial importance to better understand the interaction relationship of the buckling and ultimate strength for ship plating under combined loads. Actual ship plates are subjected to relatively small water pressure except for the impact load due to slamming and panting etc. The present paper describes an accurate and fast procedure for analyzing the elastic-plastic large deflection behavior up to the ultimate limit state of ship plates under combined loads. In this paper, the ultimate strength characteristics of plates under axial compressive loads and lateral pressure loads are investigated through ANSYS elastic-plastic large deflection finite element analysis with varying lateral pressure load level.

조합하중을 받는 연속보강판의 좌굴 및 붕괴거동 평가

박주신(Joo-shin Park),최정환(Joung-Hwan Choi),홍관영(Kwan-Young Hong),이경우(Gyoung-Woo Lee) 한국항해항만학회 2009 한국항해항만학회지 Vol.33 No.1

압축하중 및 항하중의 조합하중을 받는 연속 보강판넬의 좌굴강도 및 최종강도의 평가는 선체구조 안정성을 재고하는데 아주 중요한 요소이다. 예를들면 선박의 공창 상태에서 선체외판은 수압하중에 의해서 파생되는 횡방향 면내 압축하중과 선체외판에 작용하는 횡하중은 대표적인 하중 성분이다. 지금까지의 대부분의 연구 결과들은 실험테스트 및 이론적인 접근 그리고 수치계산 방법에 의해서 수행되었으며, 단일 판 또는 보강판의 조합하중에 대한 많은 업적들이 있다. 그러나 이들 중 대부분의 연구는 종방향 면내 압축하중과 횡하중에 의한 연구결과가 대부분이며, 횡방향 면내 압축하중과 횡하중에 대한 결과들은 상대적으로 많지가 않다. 게다가 이전의 연구들은 주로 네변 단순지지된 판부재를 고려하였으나, 실제의 구조를 고래해보면, 횡방향 프레임과 종방향 거더들이 교차되어 있는 보강 판넬 구조이다. 본 연구는, 3척의 실적선에서 얻은 이중저 판넬 모델을 적용하고, 횡하중의 크기를 변수로 한 탄소성대변형 유한요소해석을 수행하였다. 이러한 여러 가지 수치 해석을 통하여, 횡하중의 크기 변화에 대한 영향과 횡방향 압축하중이 작용하는 붕괴 매커니즘에 대해서 고찰하였다. Estimation of the buckling and ultimate strength of a continuous stiffened plate subjected to combined transverse compression and lateral pressure is of high importance to ensure the safety of ship structures, particularly for the bottom plating under a deep draft condition For example, bottom plating of bulk carriers is subjected to transvers e thrust mused by the bending of double bottom structure and the direct action of pressure on the side shells. Most (If experimental tests, theoretical approach and numeri cal researches have been performed on the buckling and ultimate strength behaviour of plates or stiffened plates under combined compression and lateral pressure. With regard to stiffened panels, however, most of studies have been concerned with the load conditions of combined longitudinal thrust and lateral pressure, while fewer studies have been performed for the combined transverse thrust and lateral pressure. In addition, the previous researches are mainly concerned with an isolated rectangular plate simply supported along the all edges, whereas actual ship plating is continuous across the transverse frames and heavy girders. In the present paper, a series of elastoplastic large deflection FEA on a continuous stiffened plate is performed and then clarifv the characteristic of collapse mode and explain the effect of transverse compression.

종횡방향 압축하중이 작용하는 유공판의 좌굴을 고려한 설계식 개발

박주신(Joo-Shin Park),고재용(Jae-Yong Ko),이준교(Jun-Kyo Lee) 한국항해항만학회 2005 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.1 No.-

선체구조 부재에는 이중저의 거더 및 늑판등에서 유공을 가진 판이 많이 사용되고 있고, 이는 중량 경감, 사람 및 화물의 이동, 배관 등의 목적으로, 보통은 강도상 큰 문제가 없는 부위에 위치하지만, 때로는 불가피하게 높은 응력이 작용하는 부위에 설치해야 할 경우도 있다. 이러한 판에 유공의 존재는 면내 하중에 의한 탄성좌굴강도 및 최종강도에 큰 영향을 주게 된다. 따라서, 유공판의 탄성좌굴강도 및 최종강도 평가는 선박의 초기 구조설계단계에서 구조부재 치수를 결정할 때 검토해야 할 중요한 설계기준 중의 한가지 이다. 그러므로, 유공판에 대한 합리적인 신뢰적인 탄성좌굴강도 및 최종강도 평가가 필요시 되고 있다. 본 연구에서는 다양한 종횡비와 유공의 치수비 그리고 세장비의 영향을 고려하여 탄소성대변형 유한요소법을 근간으로 한 구조해석프로그램인 ANSYS를 사용하여 수치계산을 수행하였다. Plate that have cutout inner bottom and girder and floor etc. in hull construction absence is used much, and this is strength in case must be situated, but establish in region that high stress interacts sometimes fatally in region that there is no big problem usually by purpose of weight reduction, a person and change of freight, piping etc.. Because cutout's existence gnaws in this place, and, elastic buckling strength by load causes large effect in ultimate strength. Therefore, perforated plate elastic buckling strength and ultimate strength is one of important design criteria which must examine when decide structural elements size at early structure design step of ship. Therefore, and, reasonable elastic buckling strength about perforated plate need design ultimate strength. Calculated ultimate strength change several aspect ratioes and cutout's dimension, and thickness in this investigation. Used program applied ANSYS F.E.A code based on finite element method

보강판의 해석모델에 따른 좌굴 및 소성거동 평가

박주신(Joo-Shin Park),고재용(Jae-Yong Ko),오영철(Young-Cheal Oh) 한국항해항만학회 2007 한국항해항만학회지 Vol.31 No.3

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 굽휩에 의해서 갑판 혹은 선저부에 좌굴 및 소성붕괴이다. 그래서, 합리적인 설계 에서는 이러한 급작스런 붕괴형태를 방지하기 위하여 좌굴 및 소성붕괴 거통을 파악하는것이 아주 중요하며, 실제 선박에서는 갑판부와 선저부에서는 하중분담 능력을 증가시키기 위하여 여랴개의 종보강재를 가진 보강판 구조의 설계를 하게 된다. 본 연구에서는 선체 판넬구조의 모델링 방법에 따른 최종강도 거동의 차이를 분석하여, 합리적인 모델링영역을 규명하고자 한다. 사용된 해석모델은 실제 상선의 이중저구조에서 사용되는 판넬에서 채택하였으며 유한요소해석 모벨링 시 3가지 단면형상에 대해 각각 6가지 서로 다른해석모델올 적용하였으며, 이때 보강재의 단면형상을 변화하였다. 본 연구의 목적은 압축하중이 작용하는 선체 보강판구조에서 해석영역에 대한 좌굴 및 최종강도 거동의 특성을 분석하였다. Ship structures are basically an assembly of plate elements and estimation load-carrying capacity or the ultimate strength is one of the most important criterion for estimated safety assessment and rational design on the ship structure. Also, Structural elements making up ship plated structures do not work separately against external load One of the critical col/apse events of a ship structure is the occurrence of overall buckling and plastic collapse of deck or bottom structure subjected to longitudinal bending. So, the deck and the bottom plates are reinforced by a number of longitudinal stiffeners to increase their strength and load- carrying capacity. For a rational design avoiding such a sudden collapse, it is very important to know the buckling and plastic behaviour or collapse pattern of the stiffened plate under axial compression In this present study, to investigate effect of modeling range, the finite element method are used and their results are compared varying the analysis ranges. When making the FEA model. six types of structural modeling are adopted varying the cross section of stiffener. In the present paper, a series of FEM elastoplastic large deflection analyses is performed on a stiffened plate with flat-bar, angle-bar and tee -bar stiffeners. When the applied axial loading, the influences of cross-sectional geometries on collapse behaviour are discussed The purpose of the present study is examined to numerically calculate the characteristics of buckling and ultimate strength behavior according to the analysis method of ship's stiffened plate subject to axial loading.

브루너(J. S. Bruner)의 교육이론(敎育理論) 연구(硏究)

박주신 ( Joo-shin Park ) 인하대학교 교육연구소 1999 교육문화연구 Vol.5 No.-

This study is about educational theories of J. S. Bruner(1915~), who is a psychologist and educator. The purpose of this study is to examine Burner's theories on education and to find out possibilities and. limitations of implementation of his theories into Korea education. In doing so, this research focuses on the following issues. First, his scholastic achievements are examined through his life and writings. Second, his educational thoughts are considered. Third, his theories are analyzed in the views of theory of knowledge structure, of cognition structure, and of instruction.