논문 상세보기
Parametric Buckling Strength Assessment of Thin-Walled Stiffened Plates in Cruise Ship Superstructures Using the DNV-PULS Method KCI 등재
DNV-PULS 방법을 이용한 크루즈선 상부구조 박판 보강판의 좌굴강도 파라메트릭 평가 연구
- 언어ENG
- URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/449157
pp.151-163
경량화와 연비 개선을 위해 크루즈선 선루 구조에는 박판 보강판 구조가 널리 사용된다. 그러나 이러한 세장한 형상은 압축, 횡 방향 및 전단 하중이 복합적으로 작용할 경우 좌굴에 매우 취약하다. 따라서 좌굴 강도의 정확한 평가는 구조 설계의 핵심 요소이나, 기존 의 유한요소해석 기반 접근법은 시간이 많이 소요되어 초기 설계 단계에서 광범위한 파라미터 연구를 수행하기에는 비실용적이다. 본 연구 에서는 DNV Panel Ultimate Limit State(PULS) 방법을 이용하여 크루즈선 선루 구조를 대표하는 박판 보강판의 체계적인 좌굴 강도 평가를 수 행하였다. 다양한 판 두께와 2차 보강재 유무를 포함한 보강재 구성을 갖는 패널 모델들을 복합 면내 하중 조건에서 분석하였으며, 초기 기 하학적 결함은 선급 요구사항에 따라 명시적으로 고려하여 실제적인 좌굴 거동을 확보하였다. 결과에 따르면, 2차 보강재 설치는 판의 좌굴 길이를 효과적으로 감소시켜 좌굴 강성을 크게 향상시키지만, 그 효과는 판 두께와 보강재 강성 간의 상호작용에 크게 의존한다. 변수 분석 결과, 판 두께 증가가 항상 더 높은 좌굴 강도로 이어지는 것은 아니며, 일정 두께 임계값을 넘어서면 보강재의 국부 좌굴이 극한 강도를 지배할 수 있음이 확인되었다. 또한 다양한 구성에서 일관된 좌굴 강도 경향이 관찰되어, 개별적인 설계 조정보다는 판과 보강재 변수의 통 합 최적화가 중요함을 강조한다. 본 연구의 결과는 크루즈선 선루 구조의 박판 보강판 최적화를 위한 실용적인 설계 통찰을 제공하며, DNV-PULS 방법이 예비 및 비교 설계 단계에서 좌굴 강도를 신속하고 신뢰성 있게 평가하는 도구로서의 유효성을 확인하였다.
Thin-walled plate structures are widely employed in cruise ship superstructures to achieve weight reduction and improved fuel efficiency; however, their slender geometry makes them highly susceptible to buckling under combined compressive, transverse, and shear loads. Accurate evaluation of buckling strength is therefore a critical aspect of structural design, yet conventional finite-element-based approaches are often time-consuming and impractical for extensive parametric studies during early design stages. This study presents a systematic buckling strength assessment of thin-walled stiffened plates representative of cruise ship superstructures using the DNV Panel Ultimate Limit State (PULS) method. A series of panel models with varying plate thicknesses and stiffener configurations, including the presence and absence of secondary stiffeners, were analyzed under combined in-plane loading conditions. Initial geometric imperfections were explicitly considered in accordance with classification society requirements to ensure realistic buckling behavior. The results demonstrate that the installation of secondary stiffeners significantly enhances buckling resistance by effectively reducing the buckling length of the plate; however, the benefit strongly depends on the interaction between plate thickness and stiffener rigidity. Parametric results reveal that increasing plate thickness does not always lead to higher buckling strength, as local buckling of stiffeners can govern the ultimate capacity beyond a certain thickness threshold. Furthermore, consistent buckling strength trends were observed across different configurations, highlighting the importance of integrated optimization of plate and stiffener parameters rather than independent design adjustments. The findings of this study provide practical design insights for optimizing thin-walled stiffened plates in cruise ship superstructures and confirm the effectiveness of the DNV-PULS method as a rapid and reliable tool for buckling strength evaluation in preliminary and comparative design stages.
요 약
1. Introduction
2. Superstructure Design
2.1 Main components and specifications
2.2 Buckling Strength Assessment for PULS
3. FE-analysis and results
3.1 FE-modeling and constraint condition
3.2 Methodology and imperfection
3.3 Strength analysis results
4. Conclusions and future works
References
