선박 및 부유식 해상풍력 발전 시스템이 겪는 슬래밍, 슬로싱 그리고 그린워터 등과 같은 충격압력하의 구조손상 문제가 조명 받고 있고, 구조 안전성에 대한 연구의 중요성이 부각되고 있다. 선박의 충돌이나 좌초, 폭발 등의 돌발적인 사고는 엄청난 재산 및 인명피해와 더불어 극심한 환경오염까지 유발한다. 선박의 사고 안전성을 확보하기 위한 실험 및 ...
선박 및 부유식 해상풍력 발전 시스템이 겪는 슬래밍, 슬로싱 그리고 그린워터 등과 같은 충격압력하의 구조손상 문제가 조명 받고 있고, 구조 안전성에 대한 연구의 중요성이 부각되고 있다. 선박의 충돌이나 좌초, 폭발 등의 돌발적인 사고는 엄청난 재산 및 인명피해와 더불어 극심한 환경오염까지 유발한다. 선박의 사고 안전성을 확보하기 위한 실험 및 수치해석에 대한 연구를 바탕으로 선박 구조설계가 더욱 중요시 되고 있다. 지금까지 선박의 구조 설계는 각 선급 규정에서 제시하고 있는 동적 하중에 대응하는 정적 등가하중과 허용치를 이용하여 설계되고 있다. 이러한 선급의 규정에 따라 설계된 선체 구조물에서도 충격압력 하에 심각한 손상 사례가 보고 되고 있다. 매우 짧은 시간 동안 큰 동적 압력을 발생시키는 충격압력 하의 구조물의 거동은 정적인 경우보다 복잡하고 예측하기 어렵기 때문에 최대 충격 하중뿐만 아니라 하중 지속시간 그리고 구조 변형과 파단에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 충격 하중을 받는 구조물의 거동은 대변형률과 대변형을 동반하기 때문에 재료의 특성을 제대로 정립한 후 예측을 해야 구조물의 거동을 적절하게 예측할 수 있다. ISSC 2009 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. 아울러 충격 및 충돌 하중하의 선박은 재료의 물성치의 영향을 받으므로 재료적 측면에서의 연구가 매우 중요시 되고 있다. 본 연구에서는 매우 짧은 시간에 매우 높은 압력이 작용하여 변형률 속도가 높은 폭발하중을 받는 평판의 거동과 상대적으로 긴 시간 동안 충격 하중을 받는 질량충격에 대한 실험 결과를 활용하여 재료 물성치 특성을 반영한 새로운 구성방정식의 타당성을 검증 하였다. 정인장시험을 토대로 소성 경화의 영향을 고려한 소성경화구성방정식을 개발하였고, 창원 소재의 한국기계연구원 소속 재료연구소(KIMS)에 의뢰하여 얻은 동인장시험 결과데이터를 토대로 동적 경화를 고려한 동적 경화 구성방정식을 개발하였다. 새로운 식을 개발한 후 다양한 범위의 변형률 속도에 대한 식의 타당성을 검증하기 위해 울산대학교 구조실험실이 2014년 수행한 크기효과(scale effect) 실험에 대한 결과 데이터와 많은 연구자들에 의해 얻어진 폭발하중하의 실험 결과값을 토대로 수치해석을 수행하였다. 또한 울산대학교 해양공학수조에서 수행된 슬래밍 실험에 대한 결과의 실험값을 바탕으로 반복 압력충격 하중에 대하여서도 검증을 하였다. 수치해석에는 현재까지 많이 사용되고 있는 Cowper-Symonds 식과 새로운 구성방정식을 비교하는 방법으로 타당성을 검증하였다.
선박 및 부유식 해상풍력 발전 시스템이 겪는 슬래밍, 슬로싱 그리고 그린워터 등과 같은 충격압력하의 구조손상 문제가 조명 받고 있고, 구조 안전성에 대한 연구의 중요성이 부각되고 있다. 선박의 충돌이나 좌초, 폭발 등의 돌발적인 사고는 엄청난 재산 및 인명피해와 더불어 극심한 환경오염까지 유발한다. 선박의 사고 안전성을 확보하기 위한 실험 및 수치해석에 대한 연구를 바탕으로 선박 구조설계가 더욱 중요시 되고 있다. 지금까지 선박의 구조 설계는 각 선급 규정에서 제시하고 있는 동적 하중에 대응하는 정적 등가하중과 허용치를 이용하여 설계되고 있다. 이러한 선급의 규정에 따라 설계된 선체 구조물에서도 충격압력 하에 심각한 손상 사례가 보고 되고 있다. 매우 짧은 시간 동안 큰 동적 압력을 발생시키는 충격압력 하의 구조물의 거동은 정적인 경우보다 복잡하고 예측하기 어렵기 때문에 최대 충격 하중뿐만 아니라 하중 지속시간 그리고 구조 변형과 파단에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 충격 하중을 받는 구조물의 거동은 대변형률과 대변형을 동반하기 때문에 재료의 특성을 제대로 정립한 후 예측을 해야 구조물의 거동을 적절하게 예측할 수 있다. ISSC 2009 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. 아울러 충격 및 충돌 하중하의 선박은 재료의 물성치의 영향을 받으므로 재료적 측면에서의 연구가 매우 중요시 되고 있다. 본 연구에서는 매우 짧은 시간에 매우 높은 압력이 작용하여 변형률 속도가 높은 폭발하중을 받는 평판의 거동과 상대적으로 긴 시간 동안 충격 하중을 받는 질량충격에 대한 실험 결과를 활용하여 재료 물성치 특성을 반영한 새로운 구성방정식의 타당성을 검증 하였다. 정인장시험을 토대로 소성 경화의 영향을 고려한 소성경화구성방정식을 개발하였고, 창원 소재의 한국기계연구원 소속 재료연구소(KIMS)에 의뢰하여 얻은 동인장시험 결과데이터를 토대로 동적 경화를 고려한 동적 경화 구성방정식을 개발하였다. 새로운 식을 개발한 후 다양한 범위의 변형률 속도에 대한 식의 타당성을 검증하기 위해 울산대학교 구조실험실이 2014년 수행한 크기효과(scale effect) 실험에 대한 결과 데이터와 많은 연구자들에 의해 얻어진 폭발하중하의 실험 결과값을 토대로 수치해석을 수행하였다. 또한 울산대학교 해양공학수조에서 수행된 슬래밍 실험에 대한 결과의 실험값을 바탕으로 반복 압력충격 하중에 대하여서도 검증을 하였다. 수치해석에는 현재까지 많이 사용되고 있는 Cowper-Symonds 식과 새로운 구성방정식을 비교하는 방법으로 타당성을 검증하였다.
The structural damage problems under impact pressure such as slamming, sloshing and green water are being received attention and research on structural stability becomes more important due to increase the speed and size of ships. Unexpected accidents such as collision, stranding and explosion of a s...
The structural damage problems under impact pressure such as slamming, sloshing and green water are being received attention and research on structural stability becomes more important due to increase the speed and size of ships. Unexpected accidents such as collision, stranding and explosion of a ship cause extreme environmental damage as well as damage to property and human life. Ship structural design is becoming more important based on the experiment and numerical analysis to ensure the accident safety of the ships So far, the structural design of the ship has been designed by using the static equivalent load corresponding to the dynamic load given in each classification standard and the allowable value. Severe damage cases have also been reported under the impact pressure in the hull structure according to the provisions of these Rules. Since the behavior of the structure under impact pressure which generates a large dynamic pressure for a very short time is more complicated and difficult to predict than the static case, studies on the maximum impact load as well as the load duration and structural deformation and fracture have been carried out. The behavior of the structure subjected to the impact and the impact load must be accurately predicted after the characteristics of the material are properly established, so that the behavior of the structure can be accurately predicted. According to the report of ISSC 2009 COMMITTEE V.7 from Cho et al. (2009), it is known that not only the maximum pressure of the impact but also the duration greatly affects the behavior of the structure under impact pressure. In addition, since the ship under impact and impact loadings are influenced by the material properties. So, the research in terms of materials is very important now. In this study, the new constitutive equation that reflects the material properties by using the experiment results of pressure impact for a very short time conducted of the plate subjected to the explosive load of high strain rates and mass impact under a relatively long time of low strain rates verified the validity for the developed new constitutive equation. Based on the static tensile test results, the strain hardening constitutive equation have developed considering the effects of plastic hardening, and developed the strain rate hardening constitutive equation considering strain rate hardening based on the high speed tensile test data obtained from KIMS (Korea Institute of Machinery & Materials). To verify the validity of the equations for a wide range of strain rates after developing the new constitutive equation, check out the validity to use compare experiment data included mass impact (ULSAN LAB in 2015) and pressure impact obtained by many researchers under explosive load with numerical analysis data. Based on the all experiment data, performed the numerical analysis to confirm the validity. Also, confirmed the validity of the new constitutive equation for the slamming experiment performed at the ocean engineering tank of University of Ulsan. The slamming is relative with repeated impulsive pressure loadings. The validity of the numerical analysis is verified by comparing the Cowper-Symonds equation, which is widely used by many researchers until now, and the new constitutive equation.
The structural damage problems under impact pressure such as slamming, sloshing and green water are being received attention and research on structural stability becomes more important due to increase the speed and size of ships. Unexpected accidents such as collision, stranding and explosion of a ship cause extreme environmental damage as well as damage to property and human life. Ship structural design is becoming more important based on the experiment and numerical analysis to ensure the accident safety of the ships So far, the structural design of the ship has been designed by using the static equivalent load corresponding to the dynamic load given in each classification standard and the allowable value. Severe damage cases have also been reported under the impact pressure in the hull structure according to the provisions of these Rules. Since the behavior of the structure under impact pressure which generates a large dynamic pressure for a very short time is more complicated and difficult to predict than the static case, studies on the maximum impact load as well as the load duration and structural deformation and fracture have been carried out. The behavior of the structure subjected to the impact and the impact load must be accurately predicted after the characteristics of the material are properly established, so that the behavior of the structure can be accurately predicted. According to the report of ISSC 2009 COMMITTEE V.7 from Cho et al. (2009), it is known that not only the maximum pressure of the impact but also the duration greatly affects the behavior of the structure under impact pressure. In addition, since the ship under impact and impact loadings are influenced by the material properties. So, the research in terms of materials is very important now. In this study, the new constitutive equation that reflects the material properties by using the experiment results of pressure impact for a very short time conducted of the plate subjected to the explosive load of high strain rates and mass impact under a relatively long time of low strain rates verified the validity for the developed new constitutive equation. Based on the static tensile test results, the strain hardening constitutive equation have developed considering the effects of plastic hardening, and developed the strain rate hardening constitutive equation considering strain rate hardening based on the high speed tensile test data obtained from KIMS (Korea Institute of Machinery & Materials). To verify the validity of the equations for a wide range of strain rates after developing the new constitutive equation, check out the validity to use compare experiment data included mass impact (ULSAN LAB in 2015) and pressure impact obtained by many researchers under explosive load with numerical analysis data. Based on the all experiment data, performed the numerical analysis to confirm the validity. Also, confirmed the validity of the new constitutive equation for the slamming experiment performed at the ocean engineering tank of University of Ulsan. The slamming is relative with repeated impulsive pressure loadings. The validity of the numerical analysis is verified by comparing the Cowper-Symonds equation, which is widely used by many researchers until now, and the new constitutive equation.
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