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스프링-보 모형을 이용한 해양구조물 원통부재의 충돌 해석
조상래(Sang-Rai Cho),권종식(Jong-Sig Kwon) 한국해양공학회 1995 韓國海洋工學會誌 Vol.9 No.1
A simplified numerical procedure have been proposed to trace the dynamic behaviour of offshore tubulars subjected to lateral collision impacts. The local denting and overall bending deformation of the struck tubular are represented by a non-linear spring and an elastic visco-plastic beam respectively. In this method a temporal finite difference method and a spacial finite element method are employed. Using this method various boundary conditions are able to considered and their effects on the extent of damage can be quantified.<br/> The extent of damage due to collision can be obtained as results of the dynamic analysis. The predictions using the proposed method have been correlated with existing test results and then the reliability of the procedure has been substantiated. The characteristics of the dynamic response of tubulars under lateral impacts are compared for simply supported roller and fixed end conditions and their effects on the extent of damage are specfied.
조상래(Sang-Rai Cho),류소미(Somi Ryu) 대한조선학회 2011 대한조선학회 학술대회자료집 Vol.2011 No.6
반구 (Hemi-sphere) 구조는 잠수함의 선수미 마개구조로 많이 사용되고 있고, 수압을 받을 때의 최종강도를 기준으로 설계되고 있다. 잠수함의 반구 구조는 직경이 작은 경우 압연(Pressing) 가공으로 제작하게 되고, 직경이 크면 곡판을 용접하여 제작하게 된다. 이와 같은 제작과정에서 초기 형상의 구면 이탈 (Out-of-sphericity), 잔류응력, 가공경화 그리고 두께의 불균일이 발생하게 된다. 이로 인해 잠수함의 다른 구조 부재인 보강 원통이나 보강 원추통 보다 붕괴압력 추정값의 불확실성이 더 큰 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 국내외에서 수행된 반구의 최종강도 실험결과를 사용하여 새로운 최종강도 설계식을 개발하였다. 이 설계식은 Merchant-Rankine의 설계공식을 근간으로 강도저하계수(Knock-down factor)를 회귀분석법으로 유도하였다. 유도된 설계식의 정확도와 신뢰성은 영국 표준규격과 ABS 그리고 DNV선급의 관련 설계식과 비교하여 검증하였다. 또한 용접으로 제작한 후 열처리로 잔류응력을 제거한 실험 모델과의 비교를 통해 잔류응력이 최종강도에 미치는 영향도 규명하였다.
횡 충돌 하중을 받는 이중선각 선측 구조의 거동에 미치는 설계 변수의 영향
조상래(Sang-Rai Cho),김종민(Jong-Min Kim) 대한조선학회 2011 대한조선학회 학술대회자료집 Vol.2011 No.6
선박의 충돌이나 좌초로 인한 사고는 많은 인명적 피해 및 재산적 피해, 그리고 해상의 환경오염을 야기한다. 이로 인해 최근 국내외의 여러 해사에서 선박 설계 시에 대한 규정과 법적인 규제가 강화되고 있다. 선박의 규정을 만족하면서 효율적이고 경제적인 선박을 건조하는 연구가 여러 분야에서 활발히 이루어지고 있다. 하지만 충돌 사고 시의 손상 추정과 관련된 연구는 많이 이루어졌으나 선박 설계시 충돌을 고려한 최적 구조 설계를 위한 지침은 아직 제공되지 않고 있다. 본 논문에서는 상용 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 여러 설계 변수가 충돌 시 이중 선체 선측 구조의 거동과 손상의 정도에 미치는 영향을 검토하였다. 이 검토에 앞서 해석 프로그램을 관련 실험 결과를 사용하여 검증하였다. 검증된 프로그램을 사용하여 이중 선측 구조의 폭, 수평 거어더 판 두께, 선측 외판의 두께와 충돌체의 속도와 질량 그리고 충돌 위치의 영향을 검토하였다. 이런 검토의 결과를 활용하면 동일 수준의 최종 종강도를 유지하면서 충돌 저항을 높일 수 있는 최적의 구조설계를 위한 지침을 개발할 수 있을 것이다.
조상래(Sang-Rai Cho),임우람(Woo-Ram Lim),박찬배(Chan-Bae Park) 대한조선학회 2011 대한조선학회 학술대회자료집 Vol.2011 No.6
선급의 규정을 준수하여 설계된 선체 구조물에서도 충격압력 하중 하에 심각한 손상 사례가 보고 되고 있다. 이를 미루어 볼 때 현재의 선급 규정은 개선의 여지가 있다고 할 수 있다. 그래서 이전의 많은 연구자들은 최대 충격압력을 추정하는 것에만 관건을 두었는데 최근 ISSC2009 COMMITTEE V.7 의 보고서(Cho et al., 2009)에 따르면 충격의 최대압력뿐만 아니라 지속시간 또한 충격압력을 받는 구조물의 거동에 크게 영향을 미친다고 알려져 있다. 본 연구에서는 비보강판의 손상 추정 설계식을 개발하기 위해 충격압력을 받는 구조물의 거동에 영향을 미치는 여러 변수들과 이전의 설계식에 대해서 검토하였고, 이를 바탕으로 하여 슬래밍과 같이 충격압력의 지속시간이 비교적 긴 경우를 고려한 비보강판의 손상 추정 설계식을 개발하였다.
조상래(Sang?Rai Cho),허원석(Won-Seok Heo) 한국해양환경·에너지학회 2012 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.5
For the impact analysis of marine structures subjected to collisions or groundings it is necessary to employ appropriate strain and strain rate hardening equations and fracture criterion. In order to evaluate the appropriateness of various strain hardening constitutive equations and fracture criteria, drop collision tests are performed on unstiffened plates in this study. The numerical analysis of the tested models is conducted using the commercial package, ABAQUS. The validity of various strain hardening constitutive equations and fracture criteria are substantiated using test and analysis results.
조상래(Sang-Rai Cho),곽동일(Dong-Il Kwak) 한국해양공학회 1989 韓國海洋工學會誌 Vol.3 No.2
In this paper a design formula has been proposed to predict the residual strength of damaged tubulars subjected to combined axial copression, hydrostatic pressure and end bending loadings. A theoretical analysis method was employed to calculate the residual strengths, in which the geometric configuration of damaged tubulars is realistically described using empirically derived equations. The predictions using this method have been compared with relevent experimental results to demonstrate their validity and accuracy. A rigorous parametric study has been conducted using the method, and then a design formula has been derived based upon the parametric study results.