가스 생산용 해양플랜트 설비의 경우 폭발의 위험에 노출되어 있으며, 폭발사고는 구조물의 안전성에 치명적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 이러한 폭발사고에 의한 피해를 최소화하기 위해서는, 폭발하중에 의한 구조부재의 동적응답 특성을 명확히 파악할 필요가 있다. 폭발하중의 경우 매우 짧은 시간 동안에 구조물에 가격되었다가 소멸되기 때문에 구조부재의 고유주기 및 폭발하중의 지속시간을 고려한 동적응답 평가가 필수적으로 요구된다. 일반적으로 가스 폭발하중의 경우, 부 압력단계가 전체 하중 이력에서 상당 부분 존재하며, 본 연구에서는 이러한 부 압력단계의 형상에 따라 총 하중 지속시간을 결정하는 하중 모델을 제안하였다. 방화벽은 폭발사고 시 장비 및 인명 피해를 방지하고자 FPSO 탑사이드 모듈 사이에 배치되는 구조부재이므로 폭발하중에 의한 응답이력 특성 분석이 반드시 필요하다. 때문에 무 감쇠 단 자유도 모델에 가스 폭발하중을 적용하여 변위응답 특성을 분석하였으며, 평판으로 구성된 방화벽의 FE 모델을 이용한 하중 지속시간과 구조부재들의 고유주기를 고려한 응답 특성을 분석하였다. LS-DYNA를 이용한 선형/비선형 구조해석 분석결과, 부 압력단계의 지속시간이 구조물의 동적응답에 큰 영향을 주는 것을 보였다.

가스 생산용 해양플랜트 설비에서 발생할 수 있는 폭발사고의 경우, 구조 시스템의 기하학적 특성이나, 바람, 가스 누출율 등과 같은 환경적 조건에 의해 피해 규모의 범위가 상당하다. 따라서 폭발파에 의한 구조 부재의 응답을 분석하기 위해서는 이러한 조건들을 고려한 가스폭발 수치해석 과정이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 FPSO 탑사이드의 형상 및 장비 배치와 같은 세부적인 부분까지 고려하여 폭발해석을 수행하였으며, 이를 바탕으로 획득한 하중 이력들의 특성을 분석하였다. 또한 다양한 형태로 나타나는 폭발하중 이력들 중 구조물 손상에 직접적으로 영향을 미칠 수 있는 최대 압력과 지속시간들을 고려하여 유한요소해석 시 하중조건으로 적용한 후, 부재의 응답특성에 관한 분석을 수행하였다. 유한요소해석 모델은 실제 구조물에 적용이 가능하고, 복잡한 형상을 이상화한 단 자유도 및 다 자유도 모델을 사용하였다. 정 압력 및 부 압력단계의 최대 압력이 증가함에 따라 구조 부재의 최대 응답이 증가하였고, 부 압단계에서 하중 지속시간이 증가함에 따라 구조물의 최대 변위가 증가는 경향을 보였다.

본 논문에서는 액화천연가스 운송을 위해 사용되는 맴브레인형 Mark Ⅲ 화물창 시스템의 주요 구조물인, 방열 판 구조물의 파손 강도 평가를 수행한 내용을 다루고 있다. Mark Ⅲ 방열 판 구조물을 복합적층 구조물로 고려하였으며 상용화된 범용 유한요소 프로그램인 MSC사의 PATRAN과 MARC를 사용하여 Mark Ⅲ 방열 판 구조물의 유한요소 모델을 개발하였다. 특히, 액화천연가스 화물의 특성으로 인해 Mark Ⅲ 방열 판 구조물이 접하는 상온에서 극저온에 이르는 광범위한 온도분포에 따른 재료 물성치 변화를 유한요소 모델에 포함하였다. 이 유한요소 모델을 기반으로 파손 강도 평가 절차가 확립되었으며, 이 때 Mark Ⅲ 방열 판 구조물의 파손 발생 여부를 판단하기 위해 Hashin, Hill, Hoffman, maximum stress, 그리고 Tsai-Wu와 같은 이방성 파손 기준들을 사용하였다. Mark Ⅲ 방열 판 구조물의 전반적인 구조적 거동을 이해하였으며 이후 초기 파손 영역에서 강도 평가를 수행하여 파손이 발생되었을 때의 위치와 하중 등을 알 수 있었다.

본 연구에서는 원형실린더 후류 와류에 의한 진동을 제어를 위해 적용되는 나선형 뱃전판의 효율향상을 위해 다양한 회전각에 대해 모델실험을 실시하였다.실험은 회류수조에서 레이놀즈수 Re=4.0×10³,Re=5.5×10³ 및 Re=7.0×10³에서 균일유입유동에서 2-프레임 그레이레벨 상호상관 PIV기법을 이용하였다.실험결과 원형실린더와 뱃전판을 부착한 실린더와의 비교를 통해..

본 논문에서는 단일 센서와 공간집속 신호처리 기술로 시간 역전과 인버스 필터링을 이용하여 이방성 평판에 서 충격 위치를 결정할 수 있는 탐상법을 다루었다. 유한 평면에서 굽힘 파의 운동 방정식을 유도하여, 그 식을 통해 얻어진 데이터를 기반으로 해석적인 시뮬레이션을 통해 시간 역전과 인버스 필터링의 시간 집속 효과를 확 인하고 충격 위치와 그 주변에서 신호의 공간 집속 효과를 관찰하고 충격 위치 결정에 영향을 미칠 수 있는 인자 들(총 수신시간, 샘플링 주파수)에 대해 살펴보았다. 그리고 충격원의 위치에 따른 2차원 결과를 제시하고, 실제 충격 위치를 정확하게 결정할 수 있음을 확인하였다. 여기서 제안한 방법은 기존의 충격 위치 결정법에 비해 많은 장점을 갖고 있다. 첫 번째로 단일 센서를 사용하는 것과 시험체의 형상과 물성을 몰라도 된다는 점이다. 또한 판 에서와 같이 분산성에 의한 다중모드 파동이 발생하는 경우에도 특정 모드나 주파수에 의존할 필요가 없다.

본 논문에서는 단일 센서와 공간집속 신호처리 기술로 시간 역전과 인버스 필터링을 이용하여 등방성 평판에 서 충격 위치를 결정할 수 있는 탐상법을 다루었다. 유한 평면에서 굽힘 파의 운동 방정식을 유도하여, 그 식을 통해 얻어진 데이터를 기반으로 해석적인 시뮬레이션을 통해 시간 역전과 인버스 필터링의 시간 집속 효과를 확 인하고 충격 위치와 그 주변에서 신호의 공간 집속 효과를 관찰하고 충격 위치 결정에 영향을 미칠 수 있는 인자 들(총 수신시간, 샘플링 주파수)에 대해 살펴보았다. 그리고 충격원의 위치에 따른 2차원 결과를 제시하고, 실제 충격 위치를 정확하게 결정할 수 있음을 확인하였다. 여기서 제안한 방법은 기존의 충격 위치 결정법에 비해 많 은 장점을 갖고 있다. 첫 번째로 단일 센서를 사용하는 것과 시험체의 형상과 물성을 몰라도 된다는 점이다. 또한 판 에서와 같이 분산성에 의한 다중모드 파동이 발생하는 경우에도 특정 모드나 주파수에 의존할 필요가 없다.

이 논문은 경계조건에 따른 판구조물의 최적두께분포 변화에 대한 연구결과를 기술하였다. 본 연구에서는 최소화하고자하는 변형에너지를 목적함수로 하고 구조물의 초기 부피 값을 제약조건으로 사용하였다. 판구조물의 두께분포를 표현하기 위하여 쿤이 개발한 조각 면을 이용하였다. 판의 변형에너지를 정확히 계산하기 위하여 퇴화 쉘 요소를 도입하였으며 반복계산을 통하여 최적의 두께분포를 검색하기 위하여 최적화검색기 DOT를 도입하였다. 마지막으로 경계조건에 따른 판의 최적두께 분포에 대한 정량적인 수치해석결과를 제공하기 위하여 정사각형 판을 최적화에 채용하고 그 결과를 자세히 기술하였다.

본 연구에서는 유한요소법을 이용한 채널단면을 갖는 복합재료 적층 구조물의 자유진동을 다룬다. 복합적층 절판구조물에 고차항 판이론을 적용하기 위하여 개발된 유한요소 프로그램은 Lagrangian 및 Hermite 보간함수를 병용하여 면내회전각 자유도를 포함한 절점 당 8개의 자유도를 갖는다. 전단보정계수의 가정을 필요로 하지 않고 전단변형의 3차항 비선형 특성이 고려된 본 논문의 절판 요소는 국부좌표계와 전체좌표계에 대한 좌표변환행렬에 의하여 요소 당 32의 국부요소행렬로 구성된다. 본 해석 프로그램의 결과는 기존의 고전적 이론 및 일차항 이론에 의한 문헌 결과와 비교ㆍ분석하였으며, 화이버 보강각도, 길이-두께비, 기하학적 형상 변화 등의 다양한 매개변수 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 특히 경계조건 및 길이-두께비 변화에 따라 예측하기 힘든 복잡한 거동을 보이는 복합적층 채널단면 구조물의 자유진동에 대하여 정밀한 고차항 이론 적용에 의한 엄밀 해석의 필요성을 제기하였다.

본 연구에서는 비감쇠 자유진동을 하는 점용접된 사각평판의 고유진동수를 수치해석을 통하여 살펴보고, 실험을 통하여 결과를 검증하였다 설계변수로는 점용접에 미치는 여러 설계변수 중에서 점용접이 차지하는 면적을 사각평판의 면적으로 나눈 면적비와 점용접점 사이의 거리를 평판의 한 변의 길이로 나눈 거리비로 무차원화하여 사용하였으며, 목적함수로는 점용접으로 인한 두께효과를 진동수에 대한 처짐의 비로써 나타낸 등가두께로써 무차원화하여 정의하였다. 수치해석에는 범용유한요소해석 프로그램인 ANSYS 5.6을 사용하였고, 실험에는 B&K Data analyzer를 통하여 주파수분석을 수행하였다. 연구의 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 점용접의 면적비가 단지 4.52%인데 비해 점 용접으로 인한 두께효과는 55%로써 매우 크게 나타났다. 2. 거리비에 따른 두께효과는 거리비가 0.4일 때 가장 크게 나타났다.