해중터널의 충돌 및 수중폭발해석 소개

홍관영,이계희,Hong, Gwan-Yeong,Lee, Gye-Hui 한국전산구조공학회 2016 전산구조공학 Vol.29 No.2

수중운항체에 대한 해중터널의 충돌해석

홍관영,이계희,Hong, Kwan-Young,Lee, Gye-Hee 한국전산구조공학회 2014 한국전산구조공학회논문집 Vol.27 No.5

본 논문에서는 해중터널와 수중운항체의 충돌거동을 파악하기 위하여 두 구조체를 모델링하고 해석을 수행하였다. 충돌이 일어나는 해중터널은 원통형으로 단면을 가정하고 콘크리트와 라이닝강판을 가진 구조로 가정하였다. 충돌부위를 제외한 인접부분은 탄성거동을 하는 보요소로 모델링하고 계류라인은 장력을 받는 케이블로 모델링하였다. 수중운항체는 1800톤급 잠수함을 가정하였으며 수리동역학적 부가질량을 고려하여 충돌질량을 산정하였다. 해중터널에 작용하는 부력은 동적완화방법을 사용하여 초기조건에 포함시켰다. 부력비의 변화와 충돌속도의 변화를 고려하여 충돌해석을 수행한 결과, 충돌에너지의 소산은 주로 해중터널에서 발생하고 수중운항체에 의한 에너지 소산은 미미한 것으로 나타났다. 또한 계류라인의 장력과 부력비의 변화에 따라 해중터널의 충돌거동은 큰 영향을 받았다. 특히 충돌력은 기존의 설계기준의 선박충돌력과는 상이한 경향을 보이는 것으로 나타났다. In this paper, to recognize the collision behavior between a submerged floating tunnel(SFT) and underwater navigation vessel(UNV), both structures are modeled and analyzed. The SFT of collision point is modeled tubular section using concrete with steel lining. The other part of SFT is modeled elastic beam elements. Mooring lines are modeled as cable elements with tension. The under water navigation vessel is assumed 1800DT submarine and its total mass at collision is obtained with hydrodynamic added mass. The buoyancy force on SFT is included in initial condition using dynamic relaxation method. The buoyancy ratio (B/W) and the collision speed are considered as the collision conditions. As results, energy dissipation is concentrated on the SFT and that of the UNV is minor. Additionally, the collision behaviors are greatly affected by B/W and the tension of mooring lines. Especially, the collision forces are shown different tendency compare to vessel collision force of current design code.

경계반력법에 의한 비선형 SSI 해석을 위한 선형 FE 해석모델 검증

이계희,홍관영,이은행,김재민,Lee, Gye Hee,Hong, Kwan Young,Lee, Eun Haeng,Kim, Jae Min 한국전산구조공학회 2014 한국전산구조공학회논문집 Vol.27 No.2

이 논문에서는 경계반력법을 이용한 비선형 지반-구조물 상호작용 해석을 위해 LS-DYNA나 MIDAS/Civil 등의 유한요소해석 프로그램과 연계하는 방법을 제시하였다. 경계반력법 적용시 유한요소프로그램에서 구조물과 지반은 선형 또는 비선형 유한요소를 이용하여 모델링하였다. 유한요소의 해석모델 외부의 무한영역으로 전달되는 탄성파를 최대한 흡수하기위해 유한요소 모델의 외측에 LS-DYNA의 경우에는 PML(Perfectly Matched Layer) 요소를, MIDAS/Civil의 경우에는 점성감쇠-스프링 요소를 적용하였다. 비선형 유한요소는 구조물영역에만 적용되는 것으로 가정하였다. 이 연구에서는 입사지진파에 의한 경계반력은 KIESSI-3D 프로그램을 이용하여 계산하였다. 선형 지반-구조물 상호작용 문제에 대해 일반적인 KIESSI-3D의 해석결과와 BRM해석결과를 비교하여 제시된 방법의 효율성을 제시하였다. 또한 수치적 비교를 통해 비선형 구조에 대해 보수적인 응답을 보이는 선형 SSI문제에 대하여 얻은 경계반력이 비선형 지반-구조물 상호작용해석에 효과적으로 적용 가능함을 알 수 있었다. In this paper, a coupling scheme for applying finite element analysis(FEA) programs, such as, LS-DYNA and MIDAS/Civil, to a nonlinear soil structure interaction analysis by the boundary reaction method(BRM) is presented. With the FEA programs, the structure and soil media are discretized by linear or nonlinear finite elements. To absorb the outgoing elastic waves to unbounded soil region as much as possible, the PML elements and viscous-spring elements are used at the outer FE boundary, in the LS-DYNA model and in MIDAS/Civil model, respectively. It is also assumed that all the nonlinear elements in the problem are limited to structural region. In this study, the boundary reaction forces for the use in the BRM are calculated using the KIESSI-3D program by solving soil-foundation interaction problem subjected to incident seismic waves. The effectiveness of the proposed approach is demonstrated with a linear SSI seismic analysis problem by comparing the BRM solution with the conventional SSI solution. Numerical comparison indicates that the BRM can effectively be applied to a nonlinear soil-structure analysis if motions at the foundation obtained by the BRM for a linear SSI problem excluding the nonlinear structure is conservative.

풍력터빈 지지구조물 L형 플랜지 볼트 접합부의 거동 특성에 관한 연구

정대진,홍관영,최익창,Jung, Dae-Jin,Hong, Kwan-Young,Choi, Ik-Chang 한국전산구조공학회 2021 한국전산구조공학회논문집 Vol.34 No.5

본 논문에서는 풍력터빈과 하부구조물을 연결하는 L형 플랜지 볼트 접합부의 거동 특성에 대한 연구를 수행하였다. L형 플랜지 볼트 접합부는 링(Ring) 형태의 L형 단면 플랜지가 볼트에 의해 상하 체결되는 방식으로서 국내 풍력터빈에서 주로 적용되고 있는 연결방식이다. 특히 풍력타워 구조물은 이들 연결부의 손상이 전체 구조시스템의 붕괴로 이어질 수 있으므로 중요한 구조 요소 중 하나이다. 따라서 L형 플랜지 볼트 접합부에 대한 정확한 거동 특성의 이해가 필요하다. 본 연구에서는 FE 해석을 통하여 L형 플랜지에 작용하는 외력과 볼트장력의 관계, 그리고 L형 플랜지의 응력분포 변화를 외력 작용 단계별로 분석하였다. 여기서 FE 해석모델은 실제 링 형태의 L형 플랜지를 단일볼트의 L형 플랜지로 이상화하였다. 또한 볼트장력과 작용외력의 관계를 이론적으로 제안한 Petersen, Schmidt와 Neuper 그리고 VDI 2230의 볼트-외력 곡선모델에서 언급되는 접합부의 거동 불연속점과 FE 해석결과를 비교함으로써 FE 해석조건의 적절성을 검증하고, 각 볼트-외력 곡선모델의 특징과 L형 플랜지 볼트 접합부 거동 특성을 분석하였다. 그리고 L형 플랜지 단면 제원을 일부 변화시켜 볼트-외력 곡선의 변화를 분석하였다. In this study, we investigated the behavior characteristics of the L-type flange bolt connection, which is used to connect upper and lower flanges having L-type ring sections, by bolts. This connection is mainly used in domestic wind turbine structures, wherein it is a vital component as any imperfection could cause the collapse of the entire structural system. Therefore, understanding the behavior characteristics of the L-type flange bolt connection is imperative. In this study, the connection's response to external force was simulated using finite element (FE) analysis and the FE model was idealized to behave as a single L-type bolt flange. The variation in the bolt tension and the L-type flange stress were analyzed to understand the behavior characteristics of the connection. Moreover, the bolt-load function models proposed by Petersen, Schmidt/Neuper and VDI 2230, theoretically expressing a relation between bolt tension and external force, were compared to evaluate the suitability of the FE analysis and analyze the significant behavior characteristics of the connection. Furthermore, the changes in the bolt-load curve due to the variations in the partial dimensions of the L-type flange bolt connection were analyzed.

중형 충돌시 선박과 방호공의 충돌거동

이계희(Lee Gye-Hee),홍관영(Hong Kwan-Young),고재용(Ko Jae-Yong) 대한토목학회 2005 대한토목학회논문집 A Vol.25 No.6A

탄성좌굴해석을 이용한 Aluminum Helicopter Deck Profile의 설계 기법

강상훈(Sang Hoon Kang),홍관영(Kwan Young Hong),이영훈(Young Hun Lee),박영철(Young Chul Park) 대한기계학회 2014 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2014 No.4-2

교각에 작용하는 설계선박충돌력 산정에 관한 연구 : Ⅰ : 평균충돌력

이계희(Lee Gye Hee),홍관영(Hong Kwan Young) 대한토목학회 2011 대한토목학회논문집 A Vol.31 No.3A

현재 국내에서 시용되고 있는 교량의 선박충돌력에 대한 설계기준은 Woisin의 실험으로부터 제안된 평균충돌력을 적용한 AASHTO LRFD에 기반을 두고 있다. 이러한 평균충돌력의 보수성을 평가하기 위하여, 본 연구에서는 비선형 유한요소해석을 토대로 선박의 질량-가속도의 관계, 선수의 변형-운동에너지의 관계를 이용하여 선수충돌시 발생하는 평균충돌력을 산정하고 이를 AASHTO 설계기준과 비교하였다. 그 결과, 선박의 크기에 따른 평균충돌력의 변화는 해석에서 얻어진 평균충돌력에 비해 매우 보수적이지만 경향은 일치하는 것으로 나타났다. 그러나 속도에 따른 평균충돌력의 변화는 충돌속도에 비례하는 설계기준의 값과는 달리 선수의 소성거동에 지배를 받는 것으로 나타났다. In Korea, the current design codes for the bridge vessel collision load are based on AASHTO LRFD code which derived from the mean collision forces of the Woisin’s test. To estimate the conservativeness of the code, in this study, the mean forces of head on collisions were evaluated from the mass-acceleration relationship of vessel and the deformation-kinetic energy relationship of bow those obtained from the series of nonlinear finite element analysis, and the mean forces were compared to that in AASHTO design code. As results, the variations of the mean forces versus the sizes of vessels were represented similar tendency, even those of the code are very conservative. However, the variations of mean collision force versus those of collision speeds were dominated by the plastic deformation of bow and it was differ from those of the code that have linear relationship with the collision speeds.

석션버켓을 기초로한 해양구조물의 시공(해상기상탑 및 해상풍력터빈)

곽대진(Kwag, Daejin),홍관영(Hong, Kwanyoung),이태환(Lee, Taehwan) 한국연안방재학회 2017 한국연안방재학회 학술발표대회 논문집 Vol.2017 No.-

최근 국내외로 해상풍력단지 개발이 확대되고 있는데, 국내의 경우 서남해와 제주도를 중심으로 해상기상탑과 해상풍력터빈이 다수 설치되고 있다. 특히 기초 내외부의 수압차를 이용하여 무소음, 무진동으로 기초를 관입하는 개념의 석션버켓 기초는 해상공사의 경제성과 친환경성 측면에서 주목 받으면서 해상기상탑과 해상풍력터빈에 적용을 점차 확대해 나가고 있다.

PML(Perfect Matched Layer)을 이용한 비선형 지반구조물 상호작용해석

이계희(Lee, Gyehee),김재민(Kim, Jaemin),홍관영(Hong, Kwangyoung),이은행(Lee, Eunhang) 대한토목학회 2013 대한토목학회 학술대회 Vol.2013 No.10

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.