KR20230025855A - 랜덤 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체의 수치 계산 방법 - Google Patents

랜덤 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체의 수치 계산 방법 Download PDF

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KR20230025855A KR1020237000482A KR20237000482A KR20230025855A KR 20230025855 A KR20230025855 A KR 20230025855A KR 1020237000482 A KR1020237000482 A KR 1020237000482A KR 20237000482 A KR20237000482 A KR 20237000482A KR 20230025855 A KR20230025855 A KR 20230025855A
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Abstract

랜덤 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체의 수치 계산 방법에 있어서, 데카르트 좌표계에서 완전한 구형 내압 선체 기하학적 모델을 구축하는 단계; 완전한 구형 내압 선체 모델에 재료 속성을 부여하고 단면 속성을 정의하는 단계; 스크립트에서 피팅 수 Npit, 피팅 사이즈 t 및 피팅 각도 파라미터 θ1, θ2 를 설정하는 단계; 스크립트를 실행하여 피팅 기하학적 모델을 생성하는 단계; 완전한 구형 내압 선체 모델과 피팅 모델을 조립하고 부울 연산 절단을 수행하여 피팅이 있는 구형 내압 선체 기하학적 모델을 생성하는 단계; 피팅 결함이 있는 구형 선체에 대해 메쉬 분할을 수행하고, 경계 조건을 설정하고 하중을 인가하는 단계; 경계 조건을 설정하고 정적 하중을 인가하는 단계; 비선형 계산을 수행하여 해를 구하는 단계; LPF 곡선을 추출하여 피팅 결함이 있는 구형 선체의 잔류 극한 강도를 얻는 단계를 포함한다. 본 방법은 스크립트에서 구형 내압 선체의 사이즈, 피팅 사이즈 및 피팅 위치 등 파라미터를 수정한 후 스크립트를 실행하여 파라메트릭 모델링을 구현하기에, 유연성과 편의성이 매우 높고 모델링 효율 및 정확도가 향상된다.

Description

랜덤 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체의 수치 계산 방법
본 발명은 심해 공학 기술 분야에 속하는 것으로, 피팅 결함이 있는 구형 선체에 관한 것이며, 특히 랜덤 피팅 손상이 있는 구형 내압 선체의 잔여 극한 지지 능력의 수치 계산 방법에 관한 것이다.
과학 기술의 지속적인 발전과 해양 자원에 대한 인간의 인식의 지속적인 향상으로 인해 심해에 포함된 풍부한 석유 가스 및 금속 광물 자원은 이미 여러 국가의 탐사에 대한 열정을 불러일으켰다. 연구원들이 수천 킬로미터의 심해를 탐험할 수 있는 유일한 도구인 유인 잠수정은 현재 뜨거운 연구 방향이 되었다. 내압 선체는 잠수정 내부 장비의 정상적인 작동과 직원의 안전을 보장하는 핵심 부재이다.
부식 손상은 운항 중 구형 선체와 같은 해양 장비 구조물의 사용 과정에서 가장 많이 발생하는 손상으로 선체의 부식 형태는 국부적인 피팅 부식과 균일 부식의 두 가지로 구분되며, 다량의 염소 이온을 함유하는 해수에서 자체 부동태화 특성을 가진 금속에 국부적인 피팅 부식이 불가피하게 발생하게 되어, 티타늄 합금 및 마르텐사이트계 철과 같은 자체 부동태화 금속이 심해 유인 구형 내압 선체의 재료로 자주 사용된다. 따라서 피팅은 구형 선체의 안정성 연구에서 특히 중요하며 하나의 랜덤 피팅 손상이 있는 구형 선체 수치 모델을 구축하는 것이 연구의 기초이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상기 선행기술의 부족점에 대하여 랜덤 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체의 수치 계산 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 다음과 같은 과제의 해결 수단을 채택한다.
랜덤 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체의 수치 계산 방법에 있어서,
S1: 데카르트 좌표계에서 완전한 구형 내압 선체 기하학적 모델을 구축하는 단계;
S2: 완전한 구형 내압 선체 모델에 재료 속성을 부여하고 단면 속성을 정의하는 단계;
S3: 스크립트에서 피팅 수 Npit, 피팅 사이즈 t 및 피팅 각도 파라미터 θ1, θ2를 설정하는 단계;
S4: 스크립트를 실행하여 피팅 기하학적 모델을 생성하는 단계;
S5: 완전한 구형 내압 선체 모델과 피팅 모델을 조립하고 부울 연산 절단을 수행하여 피팅이 있는 구형 내압 선체 기하학적 모델을 생성하는 단계;
S6: 피팅 결함이 있는 구형 선체에 대해 메쉬 분할을 수행하고, 경계 조건을 설정하고 하중을 인가하는 단계;
S7: 경계 조건을 설정하고 정적 하중을 인가하는 단계;
S8: Risk 법으로 비선형 계산을 수행하여 해를 구하는 단계;
S9: LPF 곡선을 추출하여 피팅 결함이 있는 구형 선체의 잔류 극한 강도를 얻는 단계를 포함한다.
보다 바람직한 수단으로서, 상기 S1에서, ABAQUS/Part 모듈에서, (0, 0, 0)을 원심으로 하고 R/2 및 R/2-t0을 반경으로 하는 2개의 동심원을 구축하고; (R/2, 0)과 (-R/2, 0)을 연결한 후, 2개의 반원 및 2개의 반원을 연결하는 직선만 남기고 기타 곡선을 삭제하고, 반원을 연결하는 직선을 축으로 360° 회전하여 하나의 직경이 R이고 두께가 t0인 솔리드 구형 선체를 형성한다.
보다 바람직한 수단으로서, 상기 S2에서, ABAQUS/Property 모듈에서 재료의 탄소성 파라미터를 설정하고 솔리드 평균 단면을 구축하고 단면 속성을 지정한다.
보다 바람직한 수단으로서, 상기 S3에서, 피팅 각도 θ1, θ2를 설정하는 것을 통해 피팅 발생 영역을 결정하고; 피팅은 반구형 피트(pit)이며, 피팅 사이즈 t가 바로 피팅 깊이이며, 관련 표준에 따라, 피팅 사이즈 파라미터를 설정할 경우 피팅 사이즈 t가 구형 선체 두께 t0의 1/4보다 크거나 같고, 또한 0.6배의 t0보다 작거나 같도록 유의해야 하며; 피팅과 피팅이 중첩되지 않는다고 가정할 경우, 피팅 기하학적 모델 사이즈가 부식 영역이 수용할 수 있는 상한을 초과하면, 스크립트는 자동으로 실행을 중지한다.
보다 바람직한 수단으로서, 상기 S4에서, 상용 유한 요소 소프트웨어 ABAQUS를 열고, run script를 클릭하고, 필요한 스크립트(python 파일)를 선택하며, ABAQUS는 자동으로 상기 스크립트를 실행하여 필요한 피팅 기하학적 부재를 생성하고; ABAQUS/assemble 모듈에 진입하여, 모든 피팅 기하학적 모델을 하나의 전체로 병합하고, .step 또는 .igs 파일을 생성하여 도출한다.
보다 바람직한 수단으로서, 상기 S5에서, S1에서 구축한 완전한 내압 선체 기하학적 모델로 복귀하고, S4에서 구축한 피팅 기하학적 모델의 STEP 파일을 도입하고, 단일 부재로 병합하는 것을 선택하며, ABAQUS/assemble 모듈에 진입하고, 완전한 구형 선체 기하학적 모델과 피팅 기하학적 모델을 추가하며, 병합/절단 인스턴스 옵션에서 절단을 선택하고, 피팅 기하학적 모델을 절단물로 하여 부울 절단 연산을 수행하여, 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체 기하학적 모델을 생성한다.
보다 바람직한 수단으로서, 상기 S6에서, ABAQUS/mesh 모듈에 진입하고, 평면으로부터 오프셋된 기준면을 구축하되, XY 평면은 0만큼 오프셋되어 하나의 기준면을 형성하고, XZ 평면은 각각 약
Figure pct00001
및 -[
Figure pct00002
]의 거리만큼 2번 오프셋되어 2개의 기준면을 형성하며, YZ 평면은 각각 약
Figure pct00003
및 -[
Figure pct00004
] 의 오프셋 거리만큼 2번 오프셋되어 2개의 기준면을 형성하고, θ1, θ2는 피팅 발생 위치를 제어하는 부식 각도이며; 구축된 5개의 기준면을 통해 기하학적 모델을 분할하고, 피팅 결함이 있는 하나의 기하학적 조각은 적응형 메쉬 분할 알고리즘으로 10절점 2차 사면체 단위 격자(C3D10)로 분할하고, 피팅 결함이 없는 기하학적 부분은 구조 분할 알고리즘으로 8절점 선형 육면체 단위 격자(C3D8R)로 분할하며; 시드의 유사 글로벌 사이즈는 약 R/100이고, 피팅 결함이 있는 기하학적 로컬 시드 유사 단위는 피팅 사이즈 t보다 작거나 같으며, 피팅 결함이 있는 기하학적 4개 변의 로컬 시드 사이즈는 R/100보다 약간 작도록 하여, C3D10 격자와 C3D8R 격자의 연결 부분에서 과도하게 왜곡된 격자가 발생하는 것을 방지하고, R은 피팅 결함이 있는 구형 선체의 직경이다.
보다 바람직한 수단으로서, 상기 S7에서, 정수압 하에서 구형 내압 선체의 구속 조건을 시뮬레이션하기 위해, 본 계산 방법에 사용되는 경계 조건은 3점 구속이고, 즉 3개의 점으로 6개 방향의 자유도를 제한하며; 절점 선택이 완료된 후 ABAQUS/load 모듈에 진입하여 경계 조건을 설정하고 피팅 결함이 있는 유한 요소 모델 외면에 적정 하중을 인가한다.
보다 바람직한 수단으로서, 상기 S8에서, 초기 하중 증분은 11km 수심 외부 하중의 100분의 1보다 작고, 최대 하중 증분은 11km 수심 외부 하중의 100분의 5보다 작거나 같으며, 최소 하중 증분은 11km 수심 외부 하중의 1000만분의 1보다 작고, 최대 허용 증분 단계의 수는 최소 200단계이며; 상업 소프트웨어 ABAQUS/Step 모듈에서, 정적, 일반 암시적 분석 단계를 정의하고, 비선형 옵션을 시작하며, 초기 하중 증분을 1로 설정하고, 최대 하중 증분을 5로 설정하며, 최소 하중 증분을 10-5로 설정하고, 최대 허용 증분 단계의 수를 200단계로 설정한 다음; ABAQUS/Job 모듈에서 분석 작업을 구축하고 계산을 수행하여 해를 구한다.
보다 바람직한 수단으로서, 상기 S9에서, 상업 소프트웨어 ABAQUS/Visualization 모듈에서 XY 데이터 생성을 선택하고, ODB 프로세스 변수 출력을 선택하여, 전체 모델에 대한 하중 비례계수(LPF, Load proportionality factor)를 찾고, LPF 곡선도를 그린 후, LPF 곡선도 왼쪽을 클릭하여 최댓값과 최솟값을 얻고, 최댓값에 제7 단계에서 인가한 하중을 곱하면 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체의 잔류 극한 강도를 얻을 수 있다.
1. 상기 방법은 python 언어를 기반으로, 랜덤 피팅 기하학적 모델의 모델링 스크립트를 최초로 구축하였고, 현재 랜덤 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체의 모델링 방법의 공백을 메운다.
2. 본 방법은 스크립트에서 구형 내압 선체의 사이즈, 피팅 사이즈 및 피팅 위치 등 파라미터를 수정한 후 스크립트를 실행하여 파라메트릭 모델링을 구현하기에, 유연성과 편의성이 매우 높고 모델링 효율 및 정확도가 향상된다.
3. Risk 법을 통해 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체에 대해 비선형 좌굴 계산을 수행하기에, 재료 비선형으로 인한 계산 오차를 피하고 더 높은 정확도의 잔여 극한 지지 능력를 얻는다.
4. 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체에 대해 일반적인 메쉬 분할 방법을 제공하여, 유한 요소 분석 결과가 실험 결과에 더욱 가깝게 하고 데이터의 신뢰성을 높인다.
도 1은 본 발명의 피팅이 있는 구형 내압 선체의 잔류 극한 하중 수치 계산 방법 흐름도이다.
도 2는 피팅 기하학적 모델 파라메트릭 모델링 스크립트 흐름도이다.
도 3은 피팅 각도 θ1, θ2가 나타내는 위치이다.
도 4는 20°×30° 영역에 랜덤으로 분포된 피팅 기하학적 모델이다.
도 5는 20°×30° 영역에 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체 기하학적 모델이다.
도 6은 20°×30° 영역에 랜덤으로 분포된 피팅이 있는 구형 내압 선체 유한 요소 모델 및 경계 조건이다.
도 7은 20°×30° 영역에 랜덤으로 분포된 피팅이 있는 구형 내압 선체의 LPF 곡선 및 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체의 잔류 극한 하중이다.
도 8은 20°×30° 영역에 랜덤으로 분포된 피팅이 있는 구형 내압 선체의 비선형 좌굴 분석 결과이다.
도 1에 도시된 피팅이 있는 구형 내압 선체의 잔류 극한 하중 수치 계산 방법 흐름도에 따라, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 선체 재료는 마르텐사이트계 니켈강이고, 실시예의 구형 내압 선체는 심해 유인 구형 내압 선체이며, 11km의 심해에서 작업이 가능해야 한다. 구형 내압 선체의 사이즈 및 재료 파라미터는 표 1에 나타내었다.
표 1 실시예 구형 내압 선체의 사이즈 및 재료 파라미터.
Figure pct00005
제1 단계(S1)에서, 데카르트 좌표계에서 완전한 구형 내압 선체 기하학적 모델을 구축한다. ABAQUS/Part 모듈에서, (0, 0, 0)을 원심으로 하고 R/2 및 R/2-t0을 반경으로 하는 2개의 동심원을 구축하고; (R/2, 0)과 (-R/2, 0)을 연결한 후, 2개의 반원 및 2개의 반원을 연결하는 직선만 남기고 기타 곡선을 삭제하고, 반원을 연결하는 직선을 축으로 360°회전하여 하나의 직경이 R이고 두께가 t0인 솔리드 구형 선체를 형성한다.
제2 단계(S2)에서, 완전한 구형 내압 선체 모델에 재료 속성을 부여하고 단면 속성을 정의한다. ABAQUS/Property 모듈에서 재료의 탄소성 파라미터를 설정하고 솔리드 평균 단면을 구축하고 단면 속성을 지정한다.
제3 단계(S3)에서, 스크립트에서 피팅 수 Npit, 피팅 사이즈 t 및 피팅 각도 파라미터 θ1, θ2를 설정한다. 피팅 각도 θ1, θ2를 설정하는 것을 통해 피팅 발생 영역을 결정한다. 피팅은 반구형 피트(pit)이며, 피팅 사이즈 t가 바로 피팅 깊이이며, 관련 표준에 따라, 피팅 사이즈 파라미터를 설정할 경우 피팅 사이즈 t가 구형 선체 두께 t0의 1/4보다 작지 않아야 하고, 또한 0.6배의 t0보다 크지 않도록 유의해야 한다. 피팅과 피팅이 중첩되지 않는다고 가정할 경우, 피팅 기하학적 모델 사이즈가 부식 영역이 수용할 수 있는 상한을 초과하면, 스크립트는 자동으로 실행을 중지한다.
제4 단계(S4)에서, 스크립트를 실행하여 피팅 기하학적 모델을 생성한다. 상용 유한 요소 소프트웨어 ABAQUS를 열고, run script를 클릭하고, 필요한 스크립트(python 파일)를 선택하며, ABAQUS는 자동으로 상기 스크립트를 실행하여 필요한 피팅 기하학적 부재를 생성한다. ABAQUS/assemble 모듈에 진입하여, 모든 피팅 기하학적 모델을 하나의 전체로 병합하고, .step 또는 .igs 파일을 생성하여 도출한다.
스크립트의 작성은 다음과 같은 과제의 해결 수단을 채택한다.
(1) ABAQUS/part 모듈에서 회전하여 하나의 반경이 t인 솔리드 볼을 생성하고, ABAQUS/assemble 모듈에 진입하여 솔리드 볼을 도입한다. 그 다음, ABAQUS에 위치한 작업 디렉토리에서 접미사가 .rpy인 파일을 찾고, 이를 복사하고 접미사를 .py로 변경한다.
(2) python 언어 통합 개발 환경(ide)을 사용하여 상기 파일을 열고, 스크립트에서 math, random 모듈을 도입한 후 스크립트 작성을 시작한다.
(3) 구형 내압 선체의 직경 R을 정의하고, 피팅 x, y 좌표의 값 범위를 각각 (m, -m), (n, -n)로 제한하며,
Figure pct00006
이고, 피팅의 구심(球心)은 항상 구형 내압 선체의 구면에 위치한다. 랜덤 문(Random statement)을 사용하여 피팅의 구심의 x 및 y 좌표를 생성하여 피팅이 랜덤으로 나타나도록 한다.
(4) 피팅 수를 정의하고, 반복문(loop statement)을 사용하여 나타나는 피팅 수를 제어할 수 있다.
(5) 박벽 구조의 부식 문제에 대한 주류 연구 방향을 참조하여, x, y의 값 구간 (m, -m), (n, -n)을 2개의 부식 각도θ1, θ2로 결정된 구간으로 변환하고, 여기서 m=
Figure pct00007
, n=
Figure pct00008
이다.
(6) list문을 통해 피팅과 피팅의 구심 사이의 거리를 계산하고, 거리가 (2t)2보다 작은 2개의 피팅 중의 하나를 삭제하고 새로운 피팅을 재생성하여 피팅이 서로 중첩되지 않도록 한다.
제5 단계(S5)에서, 완전한 구형 내압 선체 모델과 피팅 모델을 조립하고 부울 연산 절단을 수행하여 피팅이 있는 구형 내압 선체 기하학적 모델을 생성한다. S1에서 구축한 완전한 내압 선체 기하학적 모델로 복귀하고, S4에서 구축한 피팅 기하학적 모델의 STEP 파일을 도입하고, 단일 부재로 병합하는 것을 선택하며, ABAQUS/assemble 모듈에 진입하고, 완전한 구형 선체 기하학적 모델과 피팅 기하학적 모델을 추가하며, 병합/절단 인스턴스 옵션에서 절단을 선택하고, 피팅 기하학적 모델을 절단물로 하여 부울 절단 연산을 수행하여, 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체 기하학적 모델을 생성한다.
제6 단계(S6)에서, 피팅 결함이 있는 구형 선체에 대해 메쉬 분할을 수행하고, 경계 조건을 설정하고 하중을 인가한다. ABAQUS/mesh 모듈에 진입하고, 평면으로부터 오프셋된 기준면을 구축하되, XY 평면은 0만큼 오프셋되어 하나의 기준면을 형성하고, XZ 평면은 각각 약
Figure pct00009
및 -[
Figure pct00010
]의 거리만큼 2번 오프셋되어 2개의 기준면을 형성하며, YZ 평면은 각각 약
Figure pct00011
및 -[
Figure pct00012
] 의 오프셋 거리만큼 2번 오프셋되어 2개의 기준면을 형성한다. 구축된 5개의 기준면을 통해 기하학적 모델을 분할하고, 피팅 결함이 있는 하나의 기하학적 조각은 적응형 메쉬 분할 알고리즘으로 10절점 2차 사면체 단위 격자(C3D10)로 분할하고, 피팅 결함이 없는 기하학적 부분은 구조 분할 알고리즘으로 8절점 선형 육면체 단위 격자(C3D8)로 분할한다. 시드의 유사 글로벌 사이즈는 약 R/100이고, 피팅 결함이 있는 기하학적 로컬 시드 유사 단위는 피팅 사이즈 t보다 크지 말아야 하며, 피팅 결함이 있는 기하학적 4개 변의 로컬 시드 사이즈는 R/100보다 약간 작도록 하여, C3D10 격자와 C3D8 격자의 연결 부분에서 과도하게 왜곡된 격자가 발생하는 것을 방지한다.
제7 단계(S7)에서, 경계 조건을 설정하고 정적 하중을 인가한다. 정수압 하에서 구형 내압 선체의 구속 조건을 시뮬레이션하기 위해, 본 계산 방법에 사용되는 경계 조건은 3점 구속이고, 즉 3개의 점으로 6개 방향의 자유도를 제한한다. 절점 선택이 완료된 후 ABAQUS/load 모듈에 진입하여 경계 조건을 설정하고 피팅 결함이 있는 유한 요소 모델 외면에 적정 하중을 인가한다.
제8 단계(S8)에서, Risk 법으로 비선형 계산을 수행하여 해를 구한다. 초기 하중 증분은 11km 수심 외부 하중의 100분의 1보다 작고, 최대 하중 증분은 11km 수심 외부 하중의 100분의 5보다 작거나 같으며, 최소 하중 증분은 11km 수심 외부 하중의 1000만분의 1보다 작고, 최대 허용 증분 단계의 수는 최소 200단계이다. 상업 소프트웨어 ABAQUS/Step 모듈에서, 정적, 일반 암시적 분석 단계를 정의하고, 비선형 옵션을 시작하며, 초기 하중 증분을 1로 설정하고, 최대 하중 증분을 5로 설정하며, 최소 하중 증분을 10-5로 설정하고, 최대 허용 증분 단계의 수를 200단계로 설정한다. 그 다음, ABAQUS/Job 모듈에서 분석 작업을 구축하고 계산을 수행하여 해를 구한다.
제9 단계(S9)에서, LPF 곡선을 추출하여 피팅 결함이 있는 구형 선체의 잔류 극한 강도를 얻는다. 상업 소프트웨어 ABAQUS/Visualization 모듈에서 XY 데이터 생성을 선택하고, ODB 프로세스 변수 출력을 선택하여, 전체 모델에 대한 하중 비례계수(LPF, Load proportionality factor)를 찾고, LPF 곡선도를 그린 후, LPF 곡선도 왼쪽을 클릭하여 최댓값과 최솟값을 얻고, 최댓값에 제7 단계에서 인가한 하중을 곱하면 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체의 잔류 극한 강도를 얻을 수 있다.
본 발명은 구형 내압 선체를 예로 들어 실시 과정을 제안하였으나, 본 방법은 구형 내압 선체에 한정되지 않고, 원통형, 난형, 타원체, 고리형 등도 본 발명의 청구범위 내에 속한다.
이상에서 설명한 구체적인 실시 형태는 본 발명의 목적, 과제의 해결 수단 및 유익한 효과에 대하여 더욱 상세하게 설명하였는바, 상기 기재는 본 발명의 구체적인 실시 형태일 뿐이며 본 발명을 한정하는 것은 아님을 이해하여야 한다. 본 발명에서, 본 발명의 사상 및 원리 내에서 이루어진 모든 수정, 등가 대체, 개선 등은 본 발명의 보호 범위 내에 포함된다

Claims (10)

  1. 랜덤 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체의 수치 계산 방법에 있어서,
    S1: 데카르트 좌표계에서 완전한 구형 내압 선체 기하학적 모델을 구축하는 단계;
    S2: 완전한 구형 내압 선체 모델에 재료 속성을 부여하고 단면 속성을 정의하는 단계;
    S3: 스크립트에서 피팅 수 Npit, 피팅 사이즈 t 및 피팅 각도 파라미터 θ1, θ2를 설정하는 단계;
    S4: 스크립트를 실행하여 피팅 기하학적 모델을 생성하는 단계;
    S5: 완전한 구형 내압 선체 모델과 피팅 모델을 조립하고 부울 연산 절단을 수행하여 피팅이 있는 구형 내압 선체 기하학적 모델을 생성하는 단계;
    S6: 피팅 결함이 있는 구형 선체에 대해 메쉬 분할을 수행하고, 경계 조건을 설정하고 하중을 인가하는 단계;
    S7: 경계 조건을 설정하고 정적 하중을 인가하는 단계;
    S8: Risk 법으로 비선형 계산을 수행하여 해를 구하는 단계;
    S9: LPF 곡선을 추출하여 피팅 결함이 있는 구형 선체의 잔류 극한 강도를 얻는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 랜덤 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체의 수치 계산 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 S1에서, ABAQUS/Part 모듈에서, (0, 0, 0)을 원심으로 하고 R/2 및 R/2-t0을 반경으로 하는 2개의 동심원을 구축하고; (R/2, 0)과 (-R/2, 0)을 연결한 후, 2개의 반원 및 2개의 반원을 연결하는 직선만 남기고 기타 곡선을 삭제하고, 반원을 연결하는 직선을 축으로 360° 회전하여 하나의 직경이 R이고 두께가 t0인 솔리드 구형 선체를 형성하는 것을 특징으로 하는 랜덤 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체의 수치 계산 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 S2에서, ABAQUS/Property 모듈에서 재료의 탄소성 파라미터를 설정하고 솔리드 평균 단면을 구축하고 단면 속성을 지정하는 것을 특징으로 하는 랜덤 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체의 수치 계산 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 S3에서, 피팅 각도 θ1, θ2를 설정하는 것을 통해 피팅 발생 영역을 결정하고; 피팅은 반구형 피트(pit)이며, 피팅 사이즈 t가 바로 피팅 깊이이며, 관련 표준에 따라, 피팅 사이즈 파라미터를 설정할 경우 피팅 사이즈 t가 구형 선체 두께 t0의 1/4보다 크거나 같고, 또한 0.6배의 t0보다 작거나 같도록 유의해야 하며; 피팅과 피팅이 중첩되지 않는다고 가정할 경우, 피팅 기하학적 모델 사이즈가 부식 영역이 수용할 수 있는 상한을 초과하면, 스크립트는 자동으로 실행을 중지하는 것을 특징으로 하는 랜덤 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체의 수치 계산 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 S4에서, 상용 유한 요소 소프트웨어 ABAQUS를 열고, run script를 클릭하고, 필요한 스크립트(python 파일)를 선택하며, ABAQUS는 자동으로 상기 스크립트를 실행하여 필요한 피팅 기하학적 부재를 생성하고; ABAQUS/assemble 모듈에 진입하여, 모든 피팅 기하학적 모델을 하나의 전체로 병합하고, .step 또는 .igs 파일을 생성하여 도출하는 것을 특징으로 하는 랜덤 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체의 수치 계산 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 S5에서, S1에서 구축한 완전한 내압 선체 기하학적 모델로 복귀하고, S4에서 구축한 피팅 기하학적 모델의 STEP 파일을 도입하고, 단일 부재로 병합하는 것을 선택하며, ABAQUS/assemble 모듈에 진입하고, 완전한 구형 선체 기하학적 모델과 피팅 기하학적 모델을 추가하며, 병합/절단 인스턴스 옵션에서 절단을 선택하고, 피팅 기하학적 모델을 절단물로 하여 부울 절단 연산을 수행하여, 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체 기하학적 모델을 생성하는 것을 특징으로 하는 랜덤 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체의 수치 계산 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 S6에서, ABAQUS/mesh 모듈에 진입하고, 평면으로부터 오프셋된 기준면을 구축하되, XY 평면은 0만큼 오프셋되어 하나의 기준면을 형성하고, XZ 평면은 각각 약
    Figure pct00013
    및 -[
    Figure pct00014
    ]의 거리만큼 2번 오프셋되어 2개의 기준면을 형성하며, YZ 평면은 각각 약
    Figure pct00015
    및 -[
    Figure pct00016
    ] 의 오프셋 거리만큼 2번 오프셋되어 2개의 기준면을 형성하고, θ1, θ2는 피팅 발생 위치를 제어하는 부식 각도이며; 구축된 5개의 기준면을 통해 기하학적 모델을 분할하고, 피팅 결함이 있는 하나의 기하학적 조각은 적응형 메쉬 분할 알고리즘으로 10절점 2차 사면체 단위 격자(C3D10)로 분할하고, 피팅 결함이 없는 기하학적 부분은 구조 분할 알고리즘으로 8절점 선형 육면체 단위 격자(C3D8R)로 분할하며; 시드의 유사 글로벌 사이즈는 약 R/100이고, 피팅 결함이 있는 기하학적 로컬 시드 유사 단위는 피팅 사이즈 t보다 작거나 같으며, 피팅 결함이 있는 기하학적 4개 변의 로컬 시드 사이즈는 R/100보다 약간 작도록 하여, C3D10 격자와 C3D8R 격자의 연결 부분에서 과도하게 왜곡된 격자가 발생하는 것을 방지하고, R은 피팅 결함이 있는 구형 선체의 직경인 것을 특징으로 하는 랜덤 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체의 수치 계산 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 S7에서, 정수압 하에서 구형 내압 선체의 구속 조건을 시뮬레이션하기 위해, 본 계산 방법에 사용되는 경계 조건은 3점 구속이고, 즉 3개의 점으로 6개 방향의 자유도를 제한하며; 절점 선택이 완료된 후 ABAQUS/load 모듈에 진입하여 경계 조건을 설정하고 피팅 결함이 있는 유한 요소 모델 외면에 적정 하중을 인가하는 것을 특징으로 하는 랜덤 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체의 수치 계산 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 S8에서, 초기 하중 증분은 11km 수심 외부 하중의 100분의 1보다 작고, 최대 하중 증분은 11km 수심 외부 하중의 100분의 5보다 작거나 같으며, 최소 하중 증분은 11km 수심 외부 하중의 1000만분의 1보다 작고, 최대 허용 증분 단계의 수는 최소 200단계이며; 상업 소프트웨어 ABAQUS/Step 모듈에서, 정적, 일반 암시적 분석 단계를 정의하고, 비선형 옵션을 시작하며, 초기 하중 증분을 1로 설정하고, 최대 하중 증분을 5로 설정하며, 최소 하중 증분을 10-5로 설정하고, 최대 허용 증분 단계의 수를 200단계로 설정한 다음; ABAQUS/Job 모듈에서 분석 작업을 구축하고 계산을 수행하여 해를 구하는 것을 특징으로 하는 랜덤 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체의 수치 계산 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 S9에서, 상업 소프트웨어 ABAQUS/Visualization 모듈에서 XY 데이터 생성을 선택하고, ODB 프로세스 변수 출력을 선택하여, 전체 모델에 대한 하중 비례계수(LPF, Load proportionality factor)를 찾고, LPF 곡선도를 그린 후, LPF 곡선도 왼쪽을 클릭하여 최댓값과 최솟값을 얻고, 최댓값에 제7 단계에서 인가한 하중을 곱하면 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체의 잔류 극한 강도를 얻을 수 있는 것을 특징으로 하는 랜덤 피팅 결함이 있는 구형 내압 선체의 수치 계산 방법.
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