곡률을 갖고 있는 쉘 부재들은 선박 및 육상구조 내에서 캠버와 선수, 선미, 파이프 및 저장용 탱크에 주로 사용되고 있다. 이러한 곡률 쉘 부재들은 기본적으로 원통형 실린더 부재의 일부라고 간주할 수 있다. 일반적으로 곡률의 존재는 압축하중 작용 시 좌굴강 도 및 최종강도를 증가시키는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 이러한 영향을 확인하기 위하여 탄성대변형 시리즈해석을 수행하였으며, 매개변수의 영향을 분석하였다. 실린더의 최종강도 거동은 초기처짐과 해석모델링 방법에 큰 영향을 받는 것을 확인하였다.

Cylindrical shells are often used in ship structures at deck plating with a camber, side shell plating at fore and aft parts, and bilge structure part. It has been believed that such curved shells can be modelled fundamentally by a part of a cylinder under axial compression. From the estimations with the usage of cylinder models, it is known that, in general, curvature increases the buckling strength of a curved shell subjected to axial compression, and that curvature is also expected to increase the ultimate strength. We conduct series of elasto-plastic large deflection analyses in order to clarify the fundamentals in buckling and plastic collapse behaviour of cylindrical shells under axial compression. From the numerical results, we derive design formula for predicting the ultimate strength of cylindrical shell, based on a series of the nonlinear finite element calculations for all edges, simply supporting plating, varying the slenderness ratio, curvature and aspect ratio, as well as the following design formulae for predicting the ultimate strength of cylindrical shell. From a number of analysis results, fitting curve can be developed to use parameter of slenderness ratio with implementation of the method of least squares. The accuracy of design formulae for evaluating ultimate strength has been confirmed by comparing the calculated results with the FE-analysis results and it has a good agreement to predict their ultimate strength.

본 논문에서는 탄소성 영역 내 패치 로딩 크기에 따른 알루미늄 합금 사각형 판의 초기 처짐 영향을 수치해석방법으로 이용한 탄성 및 탄소성 대변형 시리즈 해석을 수행하였다. 주변 지지조건은 단순지지로 가정하고 초기 처짐 크기(w/t), 종횡비(a/b), 세장비(b/t)를 고려하여 알루미늄 합금 A6082-T6 사각형 판의 임계 탄성 좌굴하중과 좌굴 후 거동을 검토하였다. 탄성 및 탄소성 대변형 시리즈 해석은 상용프로그램을 사용하였다. 초기 처짐 크기가 작을 경우 하중증가와 함께 면내 강성이 처음부터 감소하며 크기가 커질수록 훨씬 두드러지게 발생한다. 종횡비가 커질수록 초기항복강도는 점차 감소하며 판 두께가 두꺼울수록 패치 로딩 크기(l/b) 0.5 이후 초기 항복강도 감소비율은 얇은 두께보다 더 크게 발생한다.

구조물의 우발적인 붕괴가 발생할 경우, 기둥 또는 기둥군(群)에 낙하물에 의한 충격이 가해지게 된다. 낙하물의 충격하중은 기둥부재의 하중변형관계에 따라 소성변형에너지로 흡수가 가능하다. 진행성 붕괴를 방지하기 위해서는 기둥부재의 에너지 흡수 능력이 상시 지지하는 연직하중과 낙하물의 충격하중을 합한 연직하중보다 커야 한다. 이를 위해 구조물이 최종 붕괴 상태에 도달되는 전 과정에 대한 기둥부재의 하중변형관계를 명확히 파악할 필요가 있다. 본 논문에서는 H형강 강재기둥의 비선형유한요소해석을 실시하여 기둥부재의 우발적 손실에 대한 에너지 흡수 능력을 평가하였다.