리프팅 러그(Lifting lug) 구조는 조선 및 해양공학 분야에서 블록 취급 및 중량물 인양 작업을 위해 널리 사용된다. 하중은 핀– 홀 접촉을 통해 전달되기 때문에, 홀 주변 영역에는 매우 국부적인 3차원 응력장이 형성된다. 3차원 솔리드 유한요소해석에서 최대 von Mises 응력은 일반적으로 주요 설계 지표로 사용된다. 그러나 접촉 지배 영역에서의 최대 응력값은 메시 해상도(Mesh resolution)에 매우 민 감하여 설계 평가의 일관성을 저해할 수 있다. 본 연구에서는 리프팅 러그 구조의 3차원 응력 평가에서 메시 민감도를 완화하기 위하여 영향권 영역(Influence-zone) 기반 체적 평균 응력(Volume-averaged stress) 방법을 제안하였다. 영향권 영역은 홀 반경을 기준으로 정의되며, 접촉면으로부터 일정 반경 거리 내에서 평균 von Mises 응력을 계산한다. 본 연구에서는 마찰이 없는 핀–홀 접촉 조건에서 육면체 요소 를 이용한 다양한 메시 세분화 해석을 수행하였다. 메시 해상도와 영향권 영역 계수에 따른 최대 응력 및 체적 평균 응력의 변화를 체계 적으로 분석하였다. 연구 결과, 메시가 세분화될수록 최대 응력은 계속 증가하는 반면 제안된 평균 응력은 일정한 영향권 영역 계수 이상 에서 안정적인 값으로 수렴하는 것을 확인하였다. 또한 메시 해상도에 따른 영향권 영역 파라미터 선택을 위한 실용적인 기준을 제시하 였다. 제안된 방법은 접촉 지배 3차원 구조 세부 형상의 응력 평가에서 메시 의존성을 줄이고 실무적으로 적용 가능한 응력 평가 체계를 제공한다.

Lifting lug structures are widely used in shipbuilding and offshore engineering for block handling and heavy lifting operations. Due to load transfer through pin–hole contact, highly localized three-dimensional stress fields develop around the hole. In three-dimensional solid finite element analysis, the maximum von Mises stress is commonly used as a primary design indicator. However, peak stress values in contact-dominated regions are highly sensitive to mesh resolution, potentially leading to inconsistent design assessments. This study proposes an influence-zone-based volume-averaged stress method to mitigate mesh sensitivity in the three-dimensional stress evaluation of lifting lug structures. The influence zone is defined based on the hole radius, and the averaged von Mises stress is computed within a prescribed radial distance from the contact surface. A series of mesh refinement analyses using hexahedral elements is performed under frictionless pin–hole contact conditions. The variations of peak stress and volume-averaged stress with respect to mesh resolution and influence-zone coefficient are systematically investigated. The results show that while peak stress continues to increase with mesh refinement, the proposed averaged stress converges to a stable value beyond a certain influence-zone coefficient. Furthermore, a practical guideline for selecting the influence-zone parameter as a function of mesh resolution is proposed. The proposed method provides a mesh-robust and practically applicable stress evaluation framework for contact-dominated three-dimensional structural details.

요 약
Abstract
1. 서 론
2. 기존 응력 평가 방법의 한계
    2.1 최대 응력 기반 평가의 한계
    2.2 노드 평균 응력의 한계
    2.3 구조응력 방법의 한계
    2.4 접촉 지배 3차원 구조에서 영역 기반 응력 평가의 필요성
3. 영향권 영역 기반 평균 응력 평가 방법
    3.1 영향권 영역의 정의
    3.2 영향권 영역 내 체적 평균 von Mises 응력
    3.3 수렴 거동을 기반으로 한 영향 계수의 결정
4. 수치 해석 모델 및 해석 조건
    4.1 형상 및 재료 물성
    4.2 경계 조건 및 하중
    4.3 요소 형식 및 메시 구성
5. 결과 및 고찰
    5.1 메시 세분화에 따른 최대 응력 거동
    5.2 영향권 평균 응력의 수렴 특성
6. 결 론
사 사
References

• 배재일(동아대학교 조선해양공학과 박사과정) | Jaeil Bae (PhD Candidate, Department of Naval Architecture and Ocean Engineering, Dong-A University, Busan 49315, Korea)
• 박영일(동아대학교 조선해양공학과 교수) | Young-IL Park (Professor, Department of Naval Architecture and Ocean Engineering, Dong-A University, Busan 49315, Korea)
• 김정환(동아대학교 조선해양공학과 조교수) | Jeong-Hwan Kim (Assistant Professor, Department of Naval Architecture and Ocean Engineering, Dong-A University, Busan 49315, Korea) Corresponding author