강한 인장 상태에서의 계류 체인 링크의 휨 거동 = Bending Behavior of the Mooring Chain Links Subjected to High Tensile Forces

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper presents the study of the bending behavior of mooring chain links for keeping the position of the offshore floating structures. In general, chain links have been thought as the axial members due to the fundamental boundary condition. But, the flexural stiffness can be induced to the contact surface between chain links when friction occurs at the surface of the chain links due to high tensile force. Especially, the mooring chains for offshore floating platforms are highly tensioned. If the floater suffers rotational motion and the mooring chain links are highly tensioned, the rotation between contact links, induced by the floater rotation, generates the bending moment and relevant stresses due to the unexpected bending stiffness. In 2005, the mooring chain links for the Girassol Buoy Platform were failed after just 5 months after facility installation, and the accident investigation research concluded the chain failure was mainly caused by the fatigue due to the unexpected bending stress fluctuation. This study investigates the pattern of the induced bending stiffness and stresses of the highly tensioned chain links by nonlinear finite element analysis.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 부유식 구조물의 위치 제어를 위한 계류 체인 링크의 휨 거동에 대해 다룬다. 일반적으로 체인 구조는 링크 간 연결조건에 따라 축력만 전달하는 구조체로 인식되었다. 그러나 체인에 강한 인장력이 작용할 때, 접촉하는 두 링크 간의 마찰력에 의해 휨 강성이 도입되게 된다. 특히, 부유식 플랫폼의 계류선은 강한 인장력이 유지되는데, 물리적으로는 긴장 상태에 있는 체인 링크 간 접촉면에 마찰특성에 의해 휨 강성이 도입되면 환경하중을 받는 플랫폼에 회전 운동이 발생할 때, 계류선에도 회전 변위를 일으키고 이는 결과적으로 설계 시 고려하지 못한 휨모멘트 및 휨응력이 체인에 작용하게 된다. 실제 2005년 Girrasol Buoy 플랫폼의 해상 설치 후 5개월 만에 파손된 계류 체인의 사고 조사 시 주요 원인으로 이러한 휨 거동에 의한 부가 피로손상 누적이 지적되었다. 본 연구에서는 비선형 유한요소해석을 통해 긴장상태에 있는 체인에 도입되는 휨 강성 및 휨 응력의 특성에 대해 분석한다.

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