독립탱크 A형 LPG선은 저온의 액화석유가스를 운반하기 위해 선체와 분리된 저온식 독립화물탱크를 사용하는 선박으로서, 독립탱크를 선체에 탑재하기 위해 다양한 지지구조를 설치한다. 최근 LPG선의 대형화 추세에 따라, 탱크 지지구조에 작용하는 하중이 크게 증가되어 이들 지지구조에 대한 강도평가가 중요해지고 있다. 본 논문에서는 독립탱크 A형 LPG선의 지지구조에 대해 하중해석, 하중전달, 응력해석, 강도평가 등을 통해 직접강도해석을 수행하였다. 스펙트럼 피로강도해석법 중 하중요소 기반 통계적 기법(...
독립탱크 A형 LPG선은 저온의 액화석유가스를 운반하기 위해 선체와 분리된 저온식 독립화물탱크를 사용하는 선박으로서, 독립탱크를 선체에 탑재하기 위해 다양한 지지구조를 설치한다. 최근 LPG선의 대형화 추세에 따라, 탱크 지지구조에 작용하는 하중이 크게 증가되어 이들 지지구조에 대한 강도평가가 중요해지고 있다. 본 논문에서는 독립탱크 A형 LPG선의 지지구조에 대해 하중해석, 하중전달, 응력해석, 강도평가 등을 통해 직접강도해석을 수행하였다. 스펙트럼 피로강도해석법 중 하중요소 기반 통계적 기법(CSA, Component based stochastic approach)을 이용하여 피로수명을 계산하고 지지구조의 적절성을 평가하였다. CSA 기반 해석법은 각 하중성분별로 구조물의 하중에 대한 응답과 구조물의 하중전달함수를 조합하여 응력전달함수(STF, Stresstransfer function)를 구한다. 이들 결과를 얻기 위해서 세장선에 대해 추정 정도가 높은 것으로 알려진 Strip 법을 기반으로 하여 운동해석을 수행하였고, 유한요소해석을 바탕으로 구조물의 응답을 계산하였다. 선체와 탱크가 분리된 LPG선의 특징을 고려하여 선체와 탱크의 상호운동성분을 구하기 위해 주파수응답해석에 근거한 구조 동적해석을 수행하였다. 또한, 선체와 탱크의 접촉부에서 발생하는 수직력을 고려하여 지지구조의 구조응답을 구하였다. 그 결과, 본 연구에서는 일반적으로 탱커와 대형 컨테이너선에 사용되었던 스펙트럼 피로강도해석기법을 대형 LPG선에 적용하였고, 파랑에 의해 지속적으로 동하중을 받는 선체와 이에 독립적인 독립탱크 사이의 지지구조에 대하여 합리적인 모델링 방법을 제안하였다. 덧붙여서, 선체와 탱크의 접촉문제를 포함한 비선형성을 가지는 문제에 대해 선형화 과정을 통해 스펙트럼 피로강도 해석법을 적용함으로써 전체 해석과정과 계산시간을 크게 단축하였다.
독립탱크 A형 LPG선은 저온의 액화석유가스를 운반하기 위해 선체와 분리된 저온식 독립화물탱크를 사용하는 선박으로서, 독립탱크를 선체에 탑재하기 위해 다양한 지지구조를 설치한다. 최근 LPG선의 대형화 추세에 따라, 탱크 지지구조에 작용하는 하중이 크게 증가되어 이들 지지구조에 대한 강도평가가 중요해지고 있다. 본 논문에서는 독립탱크 A형 LPG선의 지지구조에 대해 하중해석, 하중전달, 응력해석, 강도평가 등을 통해 직접강도해석을 수행하였다. 스펙트럼 피로강도해석법 중 하중요소 기반 통계적 기법(CSA, Component based stochastic approach)을 이용하여 피로수명을 계산하고 지지구조의 적절성을 평가하였다. CSA 기반 해석법은 각 하중성분별로 구조물의 하중에 대한 응답과 구조물의 하중전달함수를 조합하여 응력전달함수(STF, Stress transfer function)를 구한다. 이들 결과를 얻기 위해서 세장선에 대해 추정 정도가 높은 것으로 알려진 Strip 법을 기반으로 하여 운동해석을 수행하였고, 유한요소해석을 바탕으로 구조물의 응답을 계산하였다. 선체와 탱크가 분리된 LPG선의 특징을 고려하여 선체와 탱크의 상호운동성분을 구하기 위해 주파수응답해석에 근거한 구조 동적해석을 수행하였다. 또한, 선체와 탱크의 접촉부에서 발생하는 수직력을 고려하여 지지구조의 구조응답을 구하였다. 그 결과, 본 연구에서는 일반적으로 탱커와 대형 컨테이너선에 사용되었던 스펙트럼 피로강도해석기법을 대형 LPG선에 적용하였고, 파랑에 의해 지속적으로 동하중을 받는 선체와 이에 독립적인 독립탱크 사이의 지지구조에 대하여 합리적인 모델링 방법을 제안하였다. 덧붙여서, 선체와 탱크의 접촉문제를 포함한 비선형성을 가지는 문제에 대해 선형화 과정을 통해 스펙트럼 피로강도 해석법을 적용함으로써 전체 해석과정과 계산시간을 크게 단축하였다.
Type A LPG Carrier is a type of the ship using the independent tanks of low temperature cargo separate from the hull, which has various support structures for laying the independent tank on the hull. Strength assessment of the support structures is becoming more important because the loads on the ta...
Type A LPG Carrier is a type of the ship using the independent tanks of low temperature cargo separate from the hull, which has various support structures for laying the independent tank on the hull. Strength assessment of the support structures is becoming more important because the loads on the tank support structures are more complicate than the conventional gas carrier according to the trend of bigger size in LPG carrier. In this paper, the direct strength analysis for the support structures has been performed through a direct load analysis, load transfer, stress analysis and strength assessment. As a result of the analysis, the fatigue life has been calculated based on CSA(Component Based Stochastic Approach) method. The key of CSA method is to find total STF(Stress Transfer Function) as a linear summation of each STF of load component. The STF is obtained by combining structural response on load(SRF) and load transfer function of structure(LTF). The ship motion analysis based on 2D strip method which has been considered an accurate approximation for the motion of a slender vessel has been performed. For the structural analysis, the usual two-stepped FEA of a coarse mesh and fine mesh analysis is adopted with particular reference to the relative motion between the hull and the tank. The frequency response method is proposed for the dynamic structural analysis of the contact resulting from the relative motion. The following three conclusions could be drawn in this thesis. Firstly, the spectrum fatigue strength analysis method used in tankers and very large container carriers has been applied to the very large LPG carrier. Secondly, the rational modeling method of support structures has been proposed to obtain the dynamic load between hull and separate tanks. Finally, the CSA method is helpful to reduce the procedure and the time in the analysis through the linearization process for the nonlinear problem including contact between hull and tank.
Type A LPG Carrier is a type of the ship using the independent tanks of low temperature cargo separate from the hull, which has various support structures for laying the independent tank on the hull. Strength assessment of the support structures is becoming more important because the loads on the tank support structures are more complicate than the conventional gas carrier according to the trend of bigger size in LPG carrier. In this paper, the direct strength analysis for the support structures has been performed through a direct load analysis, load transfer, stress analysis and strength assessment. As a result of the analysis, the fatigue life has been calculated based on CSA(Component Based Stochastic Approach) method. The key of CSA method is to find total STF(Stress Transfer Function) as a linear summation of each STF of load component. The STF is obtained by combining structural response on load(SRF) and load transfer function of structure(LTF). The ship motion analysis based on 2D strip method which has been considered an accurate approximation for the motion of a slender vessel has been performed. For the structural analysis, the usual two-stepped FEA of a coarse mesh and fine mesh analysis is adopted with particular reference to the relative motion between the hull and the tank. The frequency response method is proposed for the dynamic structural analysis of the contact resulting from the relative motion. The following three conclusions could be drawn in this thesis. Firstly, the spectrum fatigue strength analysis method used in tankers and very large container carriers has been applied to the very large LPG carrier. Secondly, the rational modeling method of support structures has been proposed to obtain the dynamic load between hull and separate tanks. Finally, the CSA method is helpful to reduce the procedure and the time in the analysis through the linearization process for the nonlinear problem including contact between hull and tank.
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