KR20180098861A - Empirical design formulation method for prediction of ultimate compressive strength of stiffened panel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선박 및 선박형 해양 플랜트 구조물을 구성하는 필수요소 중 하나인 보강판 요소의 압축 최종강도의 성능을 추정하기 위한 방법으로, 더욱 상세하게는 1축 압축하중이 작용하는 보강판 구조물의 최종 한계 상태를 종래에 비해 단순하면서도 정확성 높게 추정할 수 있는 경험식을 도출하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for estimating the performance of a compression final strength of a reinforcing plate element, which is one of the essential elements constituting a ship and a marine offshore plant structure, and more particularly, The present invention relates to a method for deriving an empirical expression that can estimate a marginal state with a simpler but higher accuracy than a conventional one.
일반적으로 선박 및 선박형 해양플랜트 구조물은 크게 판(Plate), 보강판(Stiffened Panel) 등의 요소들로 구성되어 있다. 이들 구조물 요소들은 주로 종강도 성능을 만족시키기 위한 주된 구조부재로 사용되며, 특히 외부 환경하중으로 야기되는 구조물의 굽힘(Bending)에 따라 축 압축력(Axial compression)에 대한 최종강도 성능평가가 설계단계에서 요구되며 이러한 요구는 통상적으로 조선해양업계에서 인지하고 있다.In general, ship and ship type offshore plant structures are composed of elements such as plate and stiffened panel. These structural elements are mainly used as main structural members for satisfying the longitudinal strength performance, and in particular, the final strength performance evaluation for the axial compression according to the bending of the structure caused by the external environment load, This demand is usually recognized in the shipbuilding industry.
판 구조물의 경우, 일반적으로 길이 방향의 축 압축력이 주된 하중방향으로 가해지며, 폭 방향의 축 압축력은 존재하기는 하지만 길이 방향에 비해 그 영향이 상대적으로 미미하다.In the case of the plate structure, the axial compressive force in the longitudinal direction is generally applied in the direction of the main load, and the axial compressive force in the width direction exists, but the influence is relatively small compared to the longitudinal direction.
선박 및 선박형 해양플랜트 구조물의 경우, 주로 강(Steel) 구조물로 이루어지며, 재료 특성상 건조 전 단계에서 초기결함이 발생한다. 초기결함으로는 주로 초기변형(Initial deflection)과 용접 잔류응력(Welding-induced residual stress) 등이 있으며, 이는 해당구조물의 구조성능의 저하에 영향을 미치게 된다.Ship and ship type offshore plant structures are mainly made of steel structures, and initial defects occur in the pre-drying stage due to the characteristics of the material. Initial defects mainly include initial deflection and weld-induced residual stress, which may affect the structural performance of the structure.
그러므로 실제 선박 및 선박형 해양 플랜트 구조물의 주된 구조부재인 보강판 구조물의 경우, 초기처짐과 용접 잔류응력 등의 초기결함을 고려하여 초기설계 단계부터 좌굴 방지를 위한 구조물 강도 성능에 대한 예측이 필요하나, 그 계산과정 및 도출과정이 복잡하여, 이러한 복잡함을 극복하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.Therefore, in case of reinforced plate structure, which is the main structural member of ship and ship type offshore plant structure, it is necessary to predict the strength performance of the structure to prevent buckling from the initial design stage considering initial defects such as initial deflection and welding residual stress , The calculation process and the derivation process are complicated, and various studies are being conducted to overcome such complexity.
본 발명의 과제는, 선박 및 선박형 해양 플랜트의 초기설계 시에 종래의 구조성능 평가기법에 비해 정확도가 개선된 경험식을 도출할 수 있는 방법을 제공함으로써, 보강판 구조물의 최종강도 성능평가를 경제적이고 효율적으로 수행할 수 있도록 하는데 있다.The object of the present invention is to provide a method for deriving an empirical formula with improved accuracy compared to the conventional structure performance evaluation technique in the initial design of ships and marine offshore plants, Economically and efficiently.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은, (a) 선박 또는 해양구조물에 사용되는 보강판 요소의 제원을 포함하는 기본 데이터를 추출하고, 보강판 요소의 판 세장비를 계산하는 단계; (b) 계산된 판 세장비 및 기둥 세장비의 확률분포를 확인하고 확률밀도함수를 추출하는 단계; (c) 상기 확률밀도함수를 사용하여 압축 최종강도 해석을 위한 시나리오를 선정하는 단계; (d) 선정된 시나리오에 대해 압축 최종강도를 수치해석하는 단계; (e) 수치해석된 압축 최종강도 성능에 대한 판 세장비와 기둥 세장비의 다이어그램을 도출하는 단계; 및 (f) 도출된 다이어그램에 대해 2차원 및 3차원 분석을 통해 최종 경험식을 도출하는 단계;를 포함하는, 보강판 압축 최종강도 추정용 설계 경험식 도출 방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a marine structure, comprising the steps of: (a) extracting basic data including specifications of a stiffener element used in a ship or an offshore structure and calculating a slender aspect ratio of the stiffener element; (b) identifying a probability distribution of the calculated slenderness ratio and column slenderness ratio and extracting a probability density function; (c) selecting a scenario for compressive final strength analysis using the probability density function; (d) numerically analyzing the compression final strength for a selected scenario; (e) deriving a diagram of the slenderness ratio and the slenderness ratio of the column to the numerically analyzed compression final strength performance; And (f) deriving a final empirical formula through two-dimensional and three-dimensional analysis on the derived diagram.
본 발명에 따른 판 지표 개념을 적용한 판의 최종강도 성능평가 방법에 의하면, 종래 최종강도 성능 평가 방법에 비해 정확성을 획기적으로 높이고, 판의 초기 처짐 효과를 면밀히 고려할 수 있게 된다.According to the final strength performance evaluation method of a plate to which the plate index concept according to the present invention is applied, it is possible to remarkably improve the accuracy and consider the initial deflection effect of the plate in comparison with the conventional final strength performance evaluation method.
이를 통해 조선해양플랜트 엔지니어링 분야에서 초기설계를 통한 경쟁력 있는 설계 엔지니어링이 가능하게 된다.This will enable competitive design engineering through initial design in shipbuilding offshore plant engineering field.
개발된 기법을 통해 해당 구조물의 구조설계 경험이 부족한 초보 엔지니어 및 현장 엔지니어들이 쉽고 빠르게 기술을 적용할 기술적 배경을 제공한다.Through the developed technique, the novice engineers and the field engineers who do not have the experience of the structural design of the structure provide the technical background to apply the technology easily and quickly.
도 1은 본 발명에 따른 경험식 도출 과정의 전체적인 흐름을 나타낸 것이다.
도 2는 판의 세장비(plate slenderness ration, β)에 대한 확률분포도에 있어서 최대 평균값 및 최소 변동계수의 교차점을 통해 최적의 확률밀도함수를 구하기 위한 간격을 결정하는 예를 나타낸 것이다.
도 3a 내지 도 3e는, 본 발명의 일 실시예에 따른 경험식 도출 과정에서, 판의 특정 세장비에서 기둥 세장비의 확률밀도분포 특성과 이를 만족하는 최적확률밀도함수(Probability Density Function, PDF)들을 보여주고 있다.
도 4는 최적의 확률분포곡선을 결정하기 위해 앤더슨 달링 테스트를 통한 정규성 검사를 수행한 결과를 나타낸 것이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 바람직한 실시예에서 사용한 판 요소 정보를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 경험식 도출 과정에서, 수치해석을 수행하고자 하는 보강판 구조물의 해석범위 및 경계조건 등을 나타낸 것이다.
도 7은 식 3 내지 식 5에 사용된 a 및 b 값을 설명하기 위한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 경험식 도출 과정에서, 보강판 최종강도 수치해석을 수행함에 있어서 가정되는 초기결함 중 하나인 초기처짐을 정의한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에서, 경험식 도출을 위해 선정된 시나리오에 따라 도출된 보강판 압축 최종강도 해석 결과를 통해, 기둥 세장비 및 판의 세장비의 3차원 함수로 표현한 것이다.
도 10은 도 9에서 도출된 3차원 경험식을 2차원 형태로 플롯(plot)하여 R2 값을 활용한 정확도를 평가하는 과정을 나타낸 것이다.
도 11a 및 11b는, 선정된 각각의 판 세장비에 따른 보강판 압축 최종강도 값의 비교(비선형 유한요소법 ANSYS vs. 본 발명의 실시예로 도출된 경험식)를 나타낸다. 여기서 기둥 세장비(λ)의 범위는 0.0에서 5.0와 0.5에서 5.0의 2가지 범위를 대상으로 나타내고 있다.
도 12a 내지 12d는 종래에 알려진 추정방법(경험식 및 설계식)과 본 발명의 실시예에 따라 도출된 경험식을 사용한 추정방법을 비교한 결과를 나타낸 것이다.
도 13a 및 13b는 가장 정확하다고 가정된 비선형 유한요소법(ANSYS)이 적용된 보강판 압축 최종강도 해석결과와, 종래 알려진 기법, 및 본 발명의 실시예에 따라 도출된 경험식을 사용한 통계분석(Statistical analysis)결과를 나타낸 것이다.FIG. 1 shows the overall flow of the empirical formula derivation process according to the present invention.
2 shows an example of determining an interval for obtaining an optimal probability density function through an intersection of a maximum mean value and a minimum variation coefficient in a probability distribution diagram of a plate slenderness ratio (β).
FIGS. 3A to 3E illustrate probability density distribution characteristics of a column slenderness ratio and a probability density function (PDF) satisfying the slenderness ratio in a specific slenderness ratio of a plate in the empirical formula derivation process according to an embodiment of the present invention Giving.
FIG. 4 shows the result of performing the regularity check through the Anderson darling test to determine an optimal probability distribution curve.
5A to 5C show plate element information used in the preferred embodiment of the present invention.
FIG. 6 shows an analysis range, a boundary condition, and the like of a gusset structure to be numerically analyzed in the empirical formula derivation process according to an embodiment of the present invention.
Fig. 7 is for explaining the values of a and b used in the
FIG. 8 is a view showing an initial deflection which is one of the initial defects assumed in the numerical analysis of the final strength of the reinforcing plate in the empirical formula derivation process according to an embodiment of the present invention.
9 is a three-dimensional function of the slenderness ratio of the column and the slenderness of the plate through the result of the compression strength analysis of the reinforced plate obtained according to the scenario selected for the empirical formula in the embodiment of the present invention.
FIG. 10 shows a process of evaluating the accuracy using the R2 value by plotting the three-dimensional empirical equation derived in FIG. 9 in a two-dimensional form.
11A and 11B show the comparison of the compression strengths of the reinforcing plates according to the respective slab ratios (nonlinear finite element method ANSYS vs. empirical formula derived from the embodiment of the present invention). The range of the column slenderness ratio (λ) is shown in the range of 0.0 to 5.0 and 0.5 to 5.0.
FIGS. 12A to 12D show the results of comparing estimation methods using known empirical methods (empirical formulas and design formulas) and empirical formulas obtained according to the embodiment of the present invention.
13A and 13B are graphs showing the results of the compression strength analysis of reinforced plates using the most accurate assumed nonlinear finite element method (ANSYS) and statistical analysis using empirical equations derived from the known methods and the embodiments of the present invention ).
이하, 본 발명에 따른 판 지표 기법을 활용한 판 구조물의 구조 성능 예측방법의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a structural performance predicting method of a plate structure using a sheet index technique according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 반복적인 설명은 생략하며, 아울러 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, elements having the same function in all of the following drawings are not repeatedly described, and the following terms are defined in consideration of the functions of the present invention. do. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
본 발명자들은, 실제로 선박 및 선박형 해양 플랜트 구조물의 핵심 요소인 보강판 구조물의 압축 최종강도 특성의 경우, 판의 세장비 및 기둥 세장비 변수와 연관성이 높으며, 이러한 점을 반영할 수 있는 경험식 또는 강도성능 추정을 위한 기법을 도출할 수 있다면 종래 알려진 설계공식이나 경험식에 비해 더 나은 결과를 얻을 수 있을 수 있다는 점에 주목하였다.The inventors of the present invention have found that the compressive final strength characteristics of a reinforced plate structure, which is a core element of ship and ship type offshore plant structures, are highly related to the slenderness ratio and slenderness ratio of the plate, and the empirical formula or strength It is noted that if we can derive a technique for performance estimation, we can get better results than conventional design formulas or empirical formulas.
그런데 각기 다른 크기 및 재료특성을 나타내는 보강판 요소의 구조성능을 정확하게 파악하고, 그 상관관계를 이해하기 위해서는 비선형 수치 시뮬레이션 혹은 실제 실험을 수행해야 하는데, 두 가지 방법 모두 시간 및 비용이 많이 발생하여, 초기 설계단계에서 적용하기에는 경제성이 낮은 문제점이 있다.However, it is necessary to perform nonlinear numerical simulation or actual experiment in order to accurately grasp the structural performance of the reinforcing plate element showing different size and material characteristics and to understand the correlation. Both methods are time and costly, There is a problem in that it is not economical to apply in the initial design stage.
이점을 해결하기 위하여, 본 발명자들은 판의 세장비 및 기둥 세장비 변수에 기반하여, 종래에 비해 보다 정확하고 효율적인 초기 설계에 기여할 수 있는 새로운 경험식 도출방법을 창안하였다.In order to solve this problem, the present inventors have developed a new empirical formula derivation method which can contribute to a more accurate and efficient initial design than the conventional one based on the slenderness ratio and the column slenderness ratio of the plate.
본 발명에 따른 경험식 도출 과정은 도 1에 나타내었으며, 도 1에 나타낸 흐름 중 일부는 본 발명의 경험식 도출 과정에 필수적으로 요구되지 않는 검증 과정을 포함한다.The empirical formula derivation process according to the present invention is shown in FIG. 1, and some of the flows shown in FIG. 1 include a verification process that is not necessarily required in the empirical formula derivation process of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 경험식 도출 과정은 아래와 같은 단계를 포함한다.As shown in FIG. 1, the empirical formula derivation process according to the present invention includes the following steps.
(a) 선박 또는 해양구조물에 사용되는 보강판 요소의 제원을 포함하는 기본 데이터를 추출하고, 보강판 요소의 판 세장비를 계산하는 단계,(a) extracting basic data including the specifications of the stiffener elements used in the ship or offshore structure, calculating the slender aspect ratio of the stiffener elements,
(b) 계산된 판 세장비 및 기둥 세장비의 확률분포를 확인하고 확률밀도함수를 추출하는 단계,(b) identifying the probability distribution of the calculated slenderness ratio and column slenderness ratio and extracting the probability density function,
(c) 상기 확률밀도함수를 사용하여 압축 최종강도 해석을 위한 시나리오를 선정하는 단계,(c) selecting a scenario for compressive final strength analysis using the probability density function,
(d) 선정된 시나리오에 대해 압축 최종강도를 수치해석하는 단계,(d) numerically interpreting the compression final strength for the selected scenario,
(e) 수치해석된 압축 최종강도 성능에 대한 판 세장비와 기둥 세장비의 다이어그램을 도출하는 단계 및 (e) deriving a diagram of the slenderness ratio and the slenderness ratio of the column to the numerically analyzed compression final strength performance and
(f) 도출된 다이어그램에 대해 3차원 및 2차원 분석을 통해 최종 경험식을 도출하는 단계(f) deriving a final empirical formula through three-dimensional and two-dimensional analysis of the derived diagram
상기 (a) 단계에 있어서, 상기 제원은, 현존하는 다양한 크기와 종류의 선박형 구조물, 예를 들어, 컨테이너선(5000TEU, 7500TEU, 1000TEU, 13000TEU), 산적화물선(37K, 57K, 82K, 181K), 유조선(VLCC, Suezmax급, Aframax급, Panamax급)에 적용된 실제 판의 구조 제원을 사용할 수 있다.In the step (a), the specification may include at least one of marine structures of various sizes and types, for example, container lines (5000 TEU, 7500 TEU, 1000 TEU, 13000 TEU), bulk carriers (37K, 57K, 82K, 181K) , VLCC (Suezmax class, Aframax class, Panamax class) can be used.
또한, 상기 제원은, 예를 들어, 판 길이(plate length), 판 폭(plate breadth), 판 두께(plate thickness), 웹 높이(web height), 웹 두께(web thickness), 플랜지 폭(flange breadth), 플랜지 두께(flange thickness), 밀도(density), 항복강도(yield strength), 인장강도(specified minimum tensile strength), 탄성계수(Young's modulus), 전단계수(shear modulus), 또는 포아송 비(Poisson's ratio)를 포함할 수 있다.The specifications may also include, for example, plate length, plate breadth, plate thickness, web height, web thickness, flange breadth, Flange thickness, density, yield strength, specified minimum tensile strength, Young's modulus, shear modulus, or Poisson's ratio), the flange thickness, the density, the yield strength, the tensile strength, ).
또한, 상기 보강판 요소의 특성에 대한 기본 데이터는 조사된 재료 및 기하학적 특성 모두에 대해 필요할 수 있으며, 주로 판 세장비(plate slenderness ration)와 기둥 세장비(column slenderness ration)를 토대로 결정될 수 있다.In addition, the basic data on the properties of the gusset element may be needed for both the material and the geometric properties being investigated, and may be determined primarily on the basis of plate slenderness ratios and column slenderness ratios.
또한, 상기 (b) 단계의 상기 확률밀도함수를 추출하는 과정은, 각 변수에 대한 최대 평균값과 최소 변동계수를 만족하는 교차점 정보를 바탕으로 최적의 간격을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 이때, 상기 최적의 간격으로 선정된 확률밀도함수에 대한 정규성 검사를 추가로 수행할 수 있으며, 상기 정규성 검사는 예를 들어 앤더슨-달링 (Anderson-Darling) 기법을 사용할 수 있다.The step of extracting the probability density function in the step (b) may include determining an optimum interval based on the intersection information satisfying the maximum average value and the minimum variation coefficient for each variable. At this time, the regularity check on the probability density function selected at the optimum interval may be further performed. For example, the normality check may be performed using the Anderson-Darling technique.
또한, 상기 (c) 단계의 최종강도 해석을 위한 시나리오를 선정하는 것은, 확률밀도함수의 적분면적을 구하는 단계와, 적분면적을 등간격으로 분할하는 단계와, 분할된 각 면적의 가로축 방향에 대한 도심(centroid)를 구하는 단계를 포함할 수 있다.The selection of the scenario for the final strength analysis in the step (c) may include a step of obtaining an integral area of the probability density function, a step of dividing the integral area at equal intervals, And a step of obtaining a centroid.
또한, 상기 (d) 단계의 상기 (c)단계에서 선정된 시나리오들에 대한 최종강도를 해석하는 것은, 비선형 유한요소법을 사용할 수 있으며, 이때 상기 비선형 유한요소 해석에 있어서, 길이 방향, 폭 방향, 또는 길이 및 폭 방향의 동시 축 압축력 등이 가해지는 하중으로 가정하여 수행할 수 있다.The nonlinear finite element method may be used to analyze the final strength of the scenarios selected in the step (c) of the step (d). In the nonlinear finite element analysis, Or simultaneous axial compressive force in the length and width directions.
또한, 상기 (f) 단계의 3차원 분석은, 선정된 시나리오를 사용하여 얻은 보강판 압축 최종강도 해석 결과를, 기둥 세장비 및 판 세장비의 3차원 함수로 표현하는 것을 포함할 수 있으며, 상기 (f) 단계의 2차원 분석은, 상기 3차원 함수를 2차원 형태로 플롯(plot)하여 R2 값을 활용한 정확도를 평가하는 것을 포함할 수 있다.The three-dimensional analysis in the step (f) may include expressing the result of the compression strength analysis of the reinforcing plate obtained by using the selected scenario as a three-dimensional function of the slenderness ratio and slenderness ratio of the column, ) Step may include plotting the three-dimensional function in a two-dimensional form to evaluate the accuracy of utilizing the R2 value.
또한, 추가로, 최종 경험식과 공지된 경험식 또는 유한요소해석결과를 대비하여, 추출된 최종 경험식을 검증하는 단계를 포함할 수 있으며, 예를 들어 검증 과정에 정확도가 낮다고 판단될 경우, 일부 변수를 조절하여 상기 과정을 반복하여 정확도를 높일 수 있다.In addition, it may further include the step of verifying the extracted final empirical formula against the final empirical formula and the known empirical formula or the finite element analysis result. For example, if it is determined that the accuracy is low in the verification process, By adjusting the variable, the above procedure can be repeated to increase the accuracy.
[실시예][Example]
본 발명의 실시예에서는 도 1의 과정을 통하여, 보강판의 판 세장비와 기둥 세장비 변수를 고려한 새로운 경험식을 도출하였다.In the embodiment of the present invention, a new empirical formula is derived from the process of FIG. 1, taking into account the slenderness ratio of the reinforcing plate and the slenderness ratio of the column.
먼저, 현존하는 다양한 크기 및 종류의 선박형 구조물 (예시, 컨테이너선 - 5000TEU, 7500TEU, 1000TEU, 13000TEU; 산적화물선 - 37K, 57K, 82K, 181K; 유조선 - VLCC, Suezmax급, Aframax급, Panamax급 등)에 적용된 실제 보강판 요소의 제원 (판 길이, 판 폭, 판 두께, 보강재 치수, 판 및 보강재 재료 항복강도, 판 및 보강재 재료 극한강도, 탄성계수 등)을 포함하는 보강판 제원을 수집한다.First, the existing ship structures of various sizes and types (for example, container ships - 5000TEU, 7500TEU, 1000TEU, 13000TEU, bulk carriers - 37K, 57K, 82K, 181K; tankers - VLCC, Suezmax class, Aframax class, Panamax class (Plate length, plate width, plate thickness, stiffener dimensions, plate and stiffener material yield strength, plate and stiffener material ultimate strength, elastic modulus, etc.) of the actual stiffened plate elements applied to the stiffener plate.
본 발명의 실시예에서는, 보강판 제원과 관련하여, ISSC에서 제시된 모델(ISSC(2012), Ultimate Strength (Committee III. 1), 18th International Ship and Offshore Structures Congress (ISSC 2012), 9-13, 및 ISSC(2015), Ultimate Strength (Committee III. 1), 19th International Ship and Offshore Structures Congress (ISSC 2015), 7-10)을 참조하였다.According to an embodiment of the present invention, in relation to the reinforcing plate specification, model as given in the ISSC (ISSC (2012), Ultimate Strength (Committee III. 1), 18 th International Ship and Offshore Structures Congress (ISSC 2012), 9-13, and the ISSC (2015), Ultimate Strength ( Committee III. 1), 19 th International Ship and Offshore Structures Congress (ISSC 2015), 7-10) by reference.
또한, 보강판 요소의 특성은 재료특성 그리고 기하학적 특성으로 표현할 수 있다. 상기 보강판 요소에 작용하는 하중 정보는 길이 방향 및 폭 방향의 축 압축력 또는 길이 방향과 폭 방향으로 동시에 작용하는 축 압축력 등을 포함하는 면내하중과 수압 등을 포함하는 면외하중을 포함할 수 있다.In addition, the characteristics of the reinforcing plate element can be expressed by the material characteristics and the geometric characteristics. The load information acting on the gusset plate element may include an in-plane load including an axial compressive force acting in the longitudinal direction and the width direction or an axial compressive force acting in the longitudinal direction and the width direction at the same time,
상기 보강판 요소의 특성계산은 조사된 재료 및 기하학적 특성 모두에 대해 검토가 필요하며, 본 발명의 실시예에서는, 주로 판 세장비(plate slenderness ration, β) 및 기둥 세장비(column slenderness ration, λ)를 토대로 결정되므로, 판 세장비와 기둥 세장비를 계산한다.The characterization of the gusset plate element requires examination of both the irradiated material and the geometrical characteristics, and in the embodiment of the present invention, the plate slenderness ratio (β) and the column slenderness ratio (λ) Since it is decided on the basis, calculate slenderness ratio and pillar slenderness ratio.
판 세장비(β)와 기둥 세장비(λ)는 구체적으로 아래 식 1 및 식 2를 통해 구할 수 있다.The plate slenderness ratio (β) and the column slenderness ratio (λ) can be obtained through the following equations (1) and (2).
[식 1][Formula 1]
[식 2][Formula 2]
(여기서 L: 보강재 길이, I: 2차 모멘트, A: 단면적, σY: 항복강도, E: 탄성계수이다)(Where L: length of stiffener, I: second moment, A: sectional area, sigma Y: yield strength, E: elastic modulus)
또한, 상기 판 세장비와 기둥 세장비에 대한 확률분포조사와 이를 통한 최적의 확률밀도함수 도출을 위해, 각 변수에 대한 최대 평균값 그리고 최소 변동계수를 만족하는 교차점 정보를 바탕으로 최적의 막대 그래프 간격을 결정한다.In order to investigate the probability distribution of the slab ratio and column slenderness ratio and to derive the optimal probability density function, the optimum bar graph interval is determined based on the intersection information satisfying the maximum average value and the minimum variation coefficient for each variable do.
도 2에 도시된 바와 같이, 예를 들어 판의 세장비(plate slenderness ration, β)에 대한 확률분포도에 있어서 최대 평균값 및 최소 변동계수의 교차점을 통해 최적의 확률밀도함수를 구하기 위한 간격(도 2의 경우, 0.2)을 결정할 수 있다.As shown in FIG. 2, for example, an interval for obtaining an optimal probability density function through an intersection of a maximum mean value and a minimum variation coefficient in a probability distribution diagram of a plate slenderness ratio (β) 0.0 > 0.2, < / RTI >
그리고 선정된 확률밀도함수에 대해서는 정규성 검사를 위한 테스트과정을 거치는 과정을 수행할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 정규성 검사를 앤더슨-달링 (Anderson-Darling) 기법을 사용하였으나, K-S 검사기법 등 공지된 다른 다양한 방법을 적용할 수도 있다.In the embodiment of the present invention, the Anderson-Darling technique is used for the regularity test, but the KS test technique and the like are used. Various other methods may be applied.
도 3a 내지 도 3d는 판 세장비(β)가 각각 1.0023, 1.4834, 2.0046, 4.4723일 때의 기둥 세장비(λ)의 확률분포도를 비교하여 나타낸 것이고, 당해 확률분포도의 내부에 기재된, 2-parameter log logistic function 또는 3-parameter log logistic function이 최적의 확률밀도함수로 추출된 것, 세부 변수(scale, location, thershold)는 그래프 내부에 식과 함께 표시한 것이다.3A to 3D show the probability distribution diagrams of the column slenderness ratio (?) When the slenderness ratio (?) Is 1.0023, 1.4834, 2.0046 and 4.4723, respectively. The 2-parameter log logistic function or 3-parameter log-logistic function is extracted as an optimal probability density function, and the detailed variables (scale, location, thershold) are shown in the graph together with the formula.
한편, 도 3e는 모든 판 세장비(β)에 대한 확률분포도를 나타낸 것이며, 이를 통해 도출된 최적의 확률밀도함수가 제시되어 있다.Meanwhile, FIG. 3E shows a probability distribution diagram for all slab ratios (?), And an optimal probability density function derived therefrom is presented.
도 4는 최적의 확률분포곡선을 결정하기 위해 앤더슨 달링 테스트를 통한 정규성 검사를 수행한 결과를 나타낸 것이다. 도 4에 있어서 그래프 내부의 점들은 입력 데이터이고 직선과의 적합도를 보여주는 것으로, 도 3e에서 도출된 확률밀도함수가 주어진 정보와 잘 일치함을 나타낸다.FIG. 4 shows the result of performing the regularity check through the Anderson darling test to determine an optimal probability distribution curve. In FIG. 4, the points in the graph are input data and show a goodness of fit with a straight line, indicating that the probability density function derived from FIG. 3e is in good agreement with the given information.
다음으로, 추출된 확률밀도함수로부터 시나리오를 선정하는 단계는, 바람직하게 확률밀도함수를 적분한 면적(전체 면적은 항상 1이 되어야 함)을 균등하게 나누는 방법을 사용할 수 있으며, 이외에도 다양한 샘플링 방법이 사용될 수도 있다.Next, in the step of selecting a scenario from the extracted probability density function, it is possible to use a method of equally dividing an area obtained by integrating a probability density function (the total area should always be 1). In addition, various sampling methods .
본 발명의 바람직한 실시예에서 사용한 판 요소 정보는 도 5a 내지 도 5c의 표에 나타내었으며, 해당 시나리오는 전체 12척의 일반 상선을 구성하는 보강판 샘플로부터 선정된 124개의 보강판 시나리오를 보여준다.The plate element information used in the preferred embodiment of the present invention is shown in the tables of FIGS. 5A to 5C, and the scenario shows a total of 124 reinforcing plate scenarios selected from the reinforcing plate samples constituting a total of 12 general merchant lines.
이 시나리오는 도 3e의 확률분포곡선으로부터 내부 면적을 계산한 후, 124가지로 세부 면적을 구하고, 각 세부면적의 가로축 방향(plate slenderness ratio, beta)에 대한 도심(centroid)를 구하며, 각 기둥 세장비(ramda)를 만족시키는 판 폭, 항복강도, 탄성계수, 판 두께를 산정하여 124가지 시나리오를 생성한 것이다.In this scenario, the internal area is calculated from the probability distribution curve of FIG. 3E, and then the 124 detailed areas are obtained, and the centroid of the plate slenderness ratio (beta) of each detailed area is obtained. yielding strength, elastic modulus, and plate thickness satisfying the following formula (ramda).
이와 같이 생성된 124가지의 보강판 요소의 시나리오에 대한 비선형 유한요소해석을 수행한다.We perform nonlinear finite element analysis for 124 scenarios of reinforced plate elements.
상기 비선형 유한요소해석을 위해서는 격자(mesh) 크기에 대한 효과가 우선적으로 확인되어야 한다. 비선형 유한요소해석에 있어서, 길이 방향, 폭 방향, 혹은 길이 및 폭 방향의 동시 축 압축력 등이 가해지는 하중으로 가정된다. 또한, 추가적으로 보강판의 수직방향으로 가해지는 압력도 본 발명에서 제시하는 형태의 수식에 응용 가능하다. 이때, 비선형 유한요소해석을 위한 보강판의 경계 조건은, 단순 지지 및 고정 등 다양하게 조절될 수 있다.In order to perform the nonlinear finite element analysis, the effect on the mesh size should first be confirmed. In the nonlinear finite element analysis, it is assumed that the load is applied to the longitudinal direction, the width direction, or the simultaneous axial compression force in the length and width directions. In addition, the pressure applied in the vertical direction of the reinforcing plate is also applicable to the formulas of the form presented in the present invention. At this time, the boundary condition of the reinforcing plate for nonlinear finite element analysis can be variously adjusted, such as simple support and fixation.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 경험식 도출 과정에서, 수치해석을 수행하고자 하는 보강판 구조물의 해석범위 및 경계조건 등을 나타낸 것이다.FIG. 6 shows an analysis range, a boundary condition, and the like of a gusset structure to be numerically analyzed in the empirical formula derivation process according to an embodiment of the present invention.
상기 보강판 요소의 초기처짐의 경우, 다양한 형태가 고려될 수 있는데, 특히 Buckling mode의 처짐이 포함되며, 용접 잔류응력의 영향도 포함될 수 있다.In the case of the initial deflection of the stiffening plate element, various forms can be considered, including buckling mode deflection, and may also include the effect of residual welding stresses.
구체적으로, 본 발명의 실시예에서는, 용접 잔류응력의 영향을 포함시키지 않았으며, 판의 초기변형 효과와 보강재의 뒤틀림만이 고려되었다.Specifically, in the embodiment of the present invention, the influence of the welding residual stress is not included, and only the initial deformation effect of the plate and the distortion of the reinforcing member are considered.
선박의 보강판의 모델을 위해, 일반적으로, 3가지 형태의 초기 뒤틀림이 고려될 수 있는데, 주로 판 초기 변형(Wopl), 보강재의 기둥형 초기 뒤틀림(Woc), 및 보강재의 사이드웨이(sideway) 초기 뒤틀림(Wos)이며, 아래 식으로 표현된다.In general, three types of initial warpage can be considered for the model of a ship's stiffener plate: primarily the plate initial deformation (Wopl), the columnar initial warpage (Woc) of the stiffener, and the sideway of the stiffener. The initial warpage (Wos) is expressed by the following equation.
[식 3][Formula 3]
[식 4][Formula 4]
[식 5][Formula 5]
(식 3~5에서, Ao = 0.1β2t, Bo = 0.0015a, Co = 0.0015a) (In formula 3 ~ 5, Ao = 0.1β 2 t, Bo = 0.0015a, Co = 0.0015a)
도 7은 식 3 내지 식 5에 사용된 a 및 b 값을 설명하기 위한 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, a는 보강판을 구성하는 내부판 그리고 보강재의 길이(a 방향이 선박의 길이방향임)이고, b는 보강판을 구성하는 내부 판요소의 폭(보강판을 구성하는 내부 작은 판의 폭임)이고, B는 보강판 1개의 전체 폭(도 7에서, B/2, B/2로 폭이 구성되어 있는데, 이는 현재 모델링된 보강판이 2개의 보강판을 합쳐서 모델링한 경우를 상정한 것임)이다.Fig. 7 is for explaining the values of a and b used in the
도 8은 적용 가능한 초기 처짐형태를 보여주며, 본 발명의 경우, 1) 로컬, 2) 글로벌, 3) 로컬과 글로벌의 조합의 다양한 형태로 판 및 보강재 구조물에 적용 가능한 특징을 가진다.FIG. 8 shows the applicable initial deflection types, and in the case of the present invention, has features applicable to plates and reinforcement structures in various forms of 1) local, 2) global, 3) local and global combinations.
이상과 같이 초기결함을 반영하여 유한요소해석을 수행하여 도출될 보강판 최종강도 성능 예측을 위한 경험식은 아래 식 6과 같이 판의 세장비 및 기둥세장비의 함수로 표현될 수 있다.As described above, the empirical equation for predicting the ultimate strength of the reinforced plate to be derived by performing the finite element analysis by reflecting the initial defects can be expressed as a function of the slenderness ratio and the slenderness ratio of the plate as shown in
[식 6][Formula 6]
(여기서, σxu는 보강판 최종강도, σYeq는 보강판 재료의 항복강도이다)(Where sigma xu is the final stiffness of the stiffening plate, and sigmaYeq is the yield strength of the stiffened plate material)
보다 구체적으로, 보강판 최종강도 성능 예측을 위한 경험식은 아래와 같은 형태와 같이 판 세장비와 기둥 세장비를 포함하는 수식으로 표현될 수 있다.More specifically, the empirical equation for predicting the ultimate strength performance of the stiffened plate can be expressed as an equation including the slenderness ratio and the column slenderness ratio as shown below.
[식 7][Equation 7]
(여기서, C1과 C2는 보정계수이며, 유한요소법을 활용한 수치해석 결과를 반영하여 보정계수 결정작업을 수행할 수 있다)(Where C1 and C2 are correction coefficients, and the correction coefficient determination operation can be performed by reflecting the numerical analysis result using the finite element method)
도 9는 경험식 도출을 위해, 도출된 보강판 압축 최종강도 해석 결과를 기둥 세장비 및 판의 세장비의 3차원 함수로 표현하는 그림을 보여준다. 이를 통해 아래식 8의 경험식이 도출된다 (R2 = 0.9480).FIG. 9 is a graph showing the result of the analysis of the result of the compression strength of the reinforced plate by three-dimensional functions of the column slenderness ratio and the slenderness ratio of the slab. This leads to an empirical equation (R2 = 0.9480) of the following equation (8).
[식 8][Equation 8]
도 10은 도 9에서 도출된 3차원 경험식을 각 판의 세장비별로 2차원 형태로 플롯(plot)하여 R2 값을 활용하여 정확도를 재평가하는 과정을 보여준다(R2 = 0.9401, 099628, 0.9510, 0.9323).FIG. 10 shows a process of re-evaluating the accuracy using R2 values (R2 = 0.9401, 099628, 0.9510, 0.9323) by plotting the three-dimensional empirical equation derived in FIG. 9 in a two- .
이와 같은 재평가를 통해, 3차원 그래프에서 얻은 R2 값(0.9480)과 상시 2차원 그래프에서 얻어진 각 판의 세장비(beta) 별로 도출된 R2 값(0.9401, 0.99628, 0.9510, 0.9323)과의 비교를 의미하며, 3차원 그래프에서 얻어진 결과가 2차원 그래프와의 비교에서 큰 차이가 없고, 여전히 높은 R2 값(즉, 높은 정확도를 갖는 것을 의미함)을 유지하고 있으므로, 도출된 식이 신뢰할 수 있다고 최종 평가를 내일 수 있다.As a result of this revaluation, the R2 value (0.9480) obtained from the three-dimensional graph is compared with the R2 value (0.9401, 0.99628, 0.9510, 0.9323) derived from the slenderness ratio (beta) obtained from the two- , The results obtained in the three-dimensional graph are not significantly different from those in the two-dimensional graph, and still maintain a high R2 value (that is, having a high accuracy), so that the derived formula is reliable. .
도 11a 및 도 11b는 좀 더 상세한 결과 분석을 위해 선정된 각각의 판 세장비에 따른 보강판 압축 최종강도 값을 비교한 결과를 나타낸다.FIGS. 11A and 11B show the results of comparing the compression strengths of the reinforcing plates according to the selected slenderness ratios for more detailed results analysis.
이 비교는 비선형 유한요소법(ANSYS)의 결과와 본 발명의 실시예에 따라 도출된 경험식의 결과를 비교한 것이며, 여기서 기둥 세장비(λ)의 범위는 0.0~5.0(도 11a)과 0.5~5.0(도 11b)의 2가지 범위를 대상으로 하였다.This comparison compares the results of the nonlinear finite element method (ANSYS) with the results of empirical formulas derived in accordance with the embodiments of the present invention, wherein the range of the slenderness ratio of the column is from 0.0 to 5.0 (FIG. 11A) (Fig. 11B).
추가적으로, 도 12에서는 통계해석 결과인 Mean(1에 근접할수록 정확한 결과 나타냄)과 COV(0에 근접할수록 정확한 결과를 나타냄)를 함께 나타내었다.In addition, in FIG. 12, the mean result (the closer the value is to 1), and the COV (the closer the value is to 0, the more accurate the result).
도 11a 및 도 11b에 나타난 바와 같이 통계해석 결과 본 발명의 실시예에 따라 도출된 경험식의 정확도가 비교적 높은 것임이 확인되었다.As shown in FIGS. 11A and 11B, it was confirmed that the accuracy of the empirical formula derived according to the embodiment of the present invention is relatively high.
도 12a 내지 도 12d는 종래 기법(경험식 및 설계식)과, 본 발명의 실시예에 따라 도출된 경험식을 사용하여 보강판의 최종강도를 분석한 결과를 나타낸 것이다. 도면에서 ANSYS(Present)로 표시된 것이 본 발명의 실시예에 따른 결과이다.FIGS. 12A to 12D show results of analyzing the final strength of the reinforcing plate using the conventional technique (empirical formula and design formula) and the empirical formula derived according to the embodiment of the present invention. ANSYS (Present) is a result according to the embodiment of the present invention.
아래 표 1은 종래 기법(경험식 및 설계식)을 정리한 것이다.Table 1 below summarizes the conventional techniques (empirical equation and design equation).
경험식Lin
경험식Paik and Thayamballi
Empirical formula
경험식Zhang and Khan
Empirical formula
설계식Euler
Design formula
설계식Johnson-Ostenfeld
Design formula
설계식
(측하중 및 잔류응력 고려시)Perry-Robertson
Design formula
(Considering side load and residual stress)
설계식
(축 압력만 고려시)Perry-Robertson
Design formula
(Only considering axial pressure)
여기서, σxu는 축 압축이 가해질 때 보강판의 최종강도, σYeq는 등가항복강도(equivalent yield strength), σCT는 임계 버클링 강도, σE는 탄성 버클링 강도(오일러 식), Kr은 용접유기 잔류응력에 기인한 녹다운 인자, η=A·Bo·zc/I (초기변형 및 빔 단면특성의 효과를 포함하는 비선형 파라미터), 
도 12a~12d까지 4가지 그래프를 통해 도출된 비선형 유한요소법 ANSYS 통한 해석결과와 상술한 기존의 경험식 및 기타 소프트웨어(ALPS/ULSAP) 그리고 제안하는 설계 경험식을 함께 플롯하여 비교하였다.12A to 12D, the results of the nonlinear finite element method ANSYS derived from the four graphs are plotted and compared with the conventional empirical formula and other software (ALPS / ULSAP) and the proposed design empirical equation.
얻어진 그래프를 통해 기둥 세장비(ramda)가 대략 1.5에서 2.0 이후에서는 기존의 경험식들이 보강판 최종 강도성능을 저평가하고 있고, 1.5에서 2.0 이전에서는 고평가하고 있음이 밝혀졌으며, 본 발명의 실시예에 따라 도출된 경험식은 이러한 기존의 수식의 한계점을 보완하여 좀 더 정확한 결과를 도출하는 장점이 있다.From the obtained graphs, it is found that the existing empirical equations undervalue the final strength performance of the reinforced plate when the column slenderness ratio (ramda) is about 1.5 to 2.0 or more, and that the former is overvalued before 1.5 to 2.0, The derived empirical equation has the merit of complementing the limitations of the existing equation and deriving more accurate results.
도 13a 및 13b는 가장 정확하다고 가정된 비선형 유한요소법(ANSYS)이 적용된 보강판 압축 최종강도 해석결과와, 종래 기법(경험식 및 설계식)과, 본 발명의 실시예에 따라 도출된 경험식의 통계분석(Statistical analysis)결과를 나타낸 것이다.FIGS. 13A and 13B are graphs showing the result of the compression strength analysis of the reinforced plate using the nonlinear finite element method (ANSYS) assumed to be the most accurate, the conventional technique (empirical formula and design formula), and the empirical formula Statistical analysis results are shown.
도 13a 및 도 13b에서는 모든 설계 경험식과 본 발명의 실시예에서 도출한 경험식을 세로축에 표시하고, 이의 정확도를 평가하기 위해 비선형 유한요소법을 가로축에 표시하였으며, 상세한 분석을 위해 통계해석(Statistical analysis)을 통해 얻어진 각 경험식들과 가장 정확하다고 여겨지는 ANSYS 유한요소법과의 정확도 차이를 평균값(Mean) 및 변동계수(Coefficien of Variation, COV)를 통해 분석하고 있다. In FIGS. 13A and 13B, all the design empirical equations and the empirical equations derived from the embodiment of the present invention are displayed on the vertical axis, and the nonlinear finite element method is displayed on the horizontal axis in order to evaluate its accuracy. Statistical analysis ) And the ANSYS finite element method, which is considered to be the most accurate, through the mean and the coefficient of variation (COV).
이 결과로부터, 본 발명의 실시예에 따라 도출한 경험식이 가장 정확하고, 그 이후로는 ALPS/ULSAP, Paik-Thyamballi formula, Lin formula, Johnson-Ostenfeld formula, Perry-Robertson formula 및 Euler formula의 순서로 정확도를 나열할 수 있다.From this result, the empirical equation derived according to the embodiment of the present invention is the most accurate, and thereafter the ALPS / ULSAP, the Paik-Thyamballi formula, the Lin formula, the Johnson-Ostenfeld formula, the Perry-Robertson formula and the Euler formula You can list the accuracy.
본 발명의 실시예에 따라 도출된 경험식의 경우 3차원 그리고 2차원 모두에서 R2 = 0.90 이상의 높은 신뢰도를 보여주어, 본 발명의 실시예에 따라 도출된 경험식이 정확함을 나타낸다.The empirical equation derived according to the embodiment of the present invention shows a high reliability of R2 = 0.90 or more in both three-dimensional and two-dimensional directions, indicating that the empirical formula derived according to the embodiment of the present invention is accurate.
또한, 본 발명의 실시예에 따라 도출된 다이어그램은, 다양한 해석 툴(Tool)을 통해 도출 가능한 최종강도 해석결과를 제안한 경험식 양식에 맞추어 보정계수를 결정할 수 있는 특징이 있다.In addition, the diagram derived according to the embodiment of the present invention is characterized in that the correction coefficient can be determined according to the empirical expression style of the final strength analysis result that can be derived through various analysis tools.
이상과 같은 과정을 통해 1개의 경험식을 도출하였으나, 이 과정에 얻은 다이어그램의 경우 실시예에서 언급한 특정 재료 및 시나리오에 대한 내용만을 포함하므로, 이를 통해 다양한 초기처짐량 및 다양한 형태의 보강재 재료, 해석기법 등을 고려가능한 기법이며, 이를 통해 설계 초기단계에서 쉽고, 간편하며, 정확하게 최종강도 값을 도출할 수 있다.The empirical formula is derived from the above process. However, the diagram obtained in this process includes only the specific materials and scenarios mentioned in the embodiment, so that various initial deflection amounts and various types of stiffener materials, analysis And it can easily, easily, and accurately derive the final strength value at the initial stage of the design.
Claims (12)
(b) 계산된 판 세장비 및 기둥 세장비의 확률분포를 확인하고 확률밀도함수를 추출하는 단계;
(c) 상기 확률밀도함수를 사용하여 압축 최종강도 해석을 위한 시나리오를 선정하는 단계;
(d) 선정된 시나리오에 대해 압축 최종강도를 수치해석하는 단계;
(e) 수치해석된 압축 최종강도 성능에 대한 판 세장비와 기둥 세장비의 다이어그램을 도출하는 단계; 및
(f) 도출된 다이어그램에 대해 3차원 및 2차원 분석을 통해 최종 경험식을 도출하는 단계;를 포함하는,
보강판 압축 최종강도 추정용 설계 경험식 도출 방법.(a) extracting basic data including specifications of a stiffener element used in a ship or an offshore structure, and calculating a slender aspect ratio of the stiffener element;
(b) identifying a probability distribution of the calculated slenderness ratio and column slenderness ratio and extracting a probability density function;
(c) selecting a scenario for compressive final strength analysis using the probability density function;
(d) numerically analyzing the compression final strength for a selected scenario;
(e) deriving a diagram of the slenderness ratio and the slenderness ratio of the column to the numerically analyzed compression final strength performance; And
(f) deriving a final empirical equation through three-dimensional and two-dimensional analysis on the derived diagram.
A Method of Deriving the Design Empirical Expression for Estimating the Strength of Compression Plate.
상기 제원은, 컨테이너선, 산적화물선 또는 유조선을 포함하는 실제 선박의 보강판의 제원을 사용하는,
보강판 압축 최종강도 추정용 설계 경험식 도출 방법.The method according to claim 1,
The specification is based on the use of the specification of the reinforcing plate of a real ship including a container ship, a bulk carrier or an oil tanker,
A Method of Deriving the Design Empirical Expression for Estimating the Strength of Compression Plate.
상기 제원은, 판 길이(plate length), 판 폭(plate breadth), 판 두께(plate thickness), 웹 높이(web height), 웹 두께(web thickness), 플랜지 폭(flange breadth), 플랜지 두께(flange thickness), 밀도(density), 항복강도(yield strength), 인장강도(specified minimum tensile strength), 탄성계수(Young's modulus), 전단계수(shear modulus), 또는 포아송 비(Poisson's ratio)를 포함하는,
보강판 압축 최종강도 추정용 설계 경험식 도출 방법.The method according to claim 1,
The specifications include plate length, plate breadth, plate thickness, web height, web thickness, flange breadth, flange thickness (flange width) a tensile strength, a thickness, a density, a yield strength, a specified minimum tensile strength, a Young's modulus, a shear modulus, or a Poisson's ratio.
A Method of Deriving the Design Empirical Expression for Estimating the Strength of Compression Plate.
상기 (b) 단계의 상기 확률밀도함수를 추출하는 과정은,
각 변수에 대한 최대 평균값과 최소 변동계수를 만족하는 교차점 정보를 바탕으로 최적의 간격을 결정하는 것을 포함하는,
보강판 압축 최종강도 추정용 설계 경험식 도출 방법.The method according to claim 1,
The step of extracting the probability density function in step (b)
Determining an optimal interval based on intersection information satisfying a maximum average value and a minimum variation coefficient for each variable,
A Method of Deriving the Design Empirical Expression for Estimating the Strength of Compression Plate.
상기 최적의 간격으로 선정된 확률밀도함수에 대한 정규성 검사를 추가로 수행하는,
보강판 압축 최종강도 추정용 설계 경험식 도출 방법.5. The method of claim 4,
Further performing a regularity check on the probability density function selected at the optimum interval,
A Method of Deriving the Design Empirical Expression for Estimating the Strength of Compression Plate.
상기 정규성 검사는 앤더슨-달링 (Anderson-Darling) 기법을 사용하는,
보강판 압축 최종강도 추정용 설계 경험식 도출 방법.6. The method of claim 5,
The normality test uses the Anderson-Darling technique,
A Method of Deriving the Design Empirical Expression for Estimating the Strength of Compression Plate.
상기 (c) 단계의 최종강도 해석을 위한 시나리오를 선정하는 것은,
확률밀도함수의 적분면적을 구하는 단계와,
적분면적을 등간격으로 분할하는 단계와,
분할된 각 면적의 가로축 방향에 대한 도심(centroid)를 구하는 단계를 포함하는,
보강판 압축 최종강도 추정용 설계 경험식 도출 방법.The method according to claim 1,
The selection of the scenario for final strength analysis in the step (c)
Obtaining an integrated area of the probability density function,
Dividing the integral area into equal intervals,
And obtaining a centroid of a horizontal axis direction of each divided area,
A Method of Deriving the Design Empirical Expression for Estimating the Strength of Compression Plate.
상기 (d) 단계의 상기 (c)단계에서 선정된 시나리오들에 대한 최종강도를 해석하는 것은, 비선형 유한요소법을 사용하는,
보강판 압축 최종강도 추정용 설계 경험식 도출 방법.The method according to claim 1,
The analysis of the final strengths for the scenarios selected in step (c) of the step (d) may be performed using a nonlinear finite element method,
A Method of Deriving the Design Empirical Expression for Estimating the Strength of Compression Plate.
상기 비선형 유한요소 해석에 있어서, 길이 방향, 폭 방향, 또는 길이 및 폭 방향의 동시 축 압축력 등이 가해지는 하중으로 가정하여 수행하는,
보강판 압축 최종강도 추정용 설계 경험식 도출 방법.9. The method of claim 8,
In the nonlinear finite element analysis, it is assumed that a load applied to the longitudinal axis, the widthwise direction,
A Method of Deriving the Design Empirical Expression for Estimating the Strength of Compression Plate.
상기 (f) 단계의 3차원 분석은, 선정된 시나리오를 사용하여 얻은 보강판 압축 최종강도 해석 결과를, 기둥 세장비 및 판 세장비의 3차원 함수로 표현하는 것을 포함하는,
보강판 압축 최종강도 추정용 설계 경험식 도출 방법.The method according to claim 1,
The three-dimensional analysis in the step (f) includes a step of expressing the result of the compression strength analysis of the reinforcing plate obtained by using the selected scenario as a three-dimensional function of the column slenderness ratio and the slenderness ratio,
A Method of Deriving the Design Empirical Expression for Estimating the Strength of Compression Plate.
상기 (f) 단계의 2차원 분석은,
상기 3차원 함수를 2차원 형태로 플롯(plot)하여 R2 값을 활용한 정확도를 평가하는 것을 포함하는,
보강판 압축 최종강도 추정용 설계 경험식 도출 방법.11. The method of claim 10,
The two-dimensional analysis of the step (f)
And plotting the three-dimensional function in a two-dimensional form to evaluate the accuracy of utilizing the R2 value.
A Method of Deriving the Design Empirical Expression for Estimating the Strength of Compression Plate.
추가로, 최종 경험식과 공지된 경험식 또는 유한요소해석결과를 대비하여, 추출된 최종 경험식을 검증하는 단계;를 포함하는,
보강판 압축 최종강도 추정용 설계 경험식 도출 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising verifying the extracted final empirical equation against the empirical equation or the finite element analytical result as known in the art,
A Method of Deriving the Design Empirical Expression for Estimating the Strength of Compression Plate.
Priority Applications (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 1. Paik, J.K., Thayamballi, A.K., 1997. An empirical formulation for predicting the ultimate compressive strength of stiffened panels. The 7thInternationalOffshoreandPolarEngineering Conference, 25-30 May, Honolulu, Hawaii, USA. |
| 2. Lin, Y.T., 1985. Ship longitudinal strength modelling. Ph.D. Dissertation, University of Glasgow, Scotland, UK. |
| 3. Murray, N.W., 1975. Analysis and design of stiffened plates for collapse load. The Structural Engineer 53(3), 153-158. |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112730059A (en) * | 2020-12-22 | 2021-04-30 | 南京航空航天大学 | Axial pressure test device and method for stiffened plate with typical structure of airplane |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101911167B1 (en) | 2018-10-24 |
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