ALE 유한 요소법을 적용한 위그선의 착수하중 해석

Abstract

고속 및 고효율의 해양 수송수단에 대한 필요성이 점차 증가되면서 위그선(WIG: Wing in Ground effect)이 차세대 수송수단으로 관심이 집중되고 있다. 이러한 고속 해양 수송선의 구조설계 시 수면에 대한 충격하중은 중요하게 고려되어야 할 하중요소 중의 하나이며 착수하중에 의한 동적거동은 손상을 초래하는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 위그선 착수 시 수면 충격하중에 대한 수치해석을 통해 선체의 동적거동을 평가하였다. 착수환경에서의 수면충격하중을 ALE (Arbitrary Lagrangian-Eulerian) 유한요소법을 적용하여 해석을 수행하였으며 3차원 쉘요소를 적용한 전기체 모델을 개발하여 위그선의 착수환경에서 선체의 동적거동을 모사하였다. 착수환경은 정상 착수조건과 측풍에 의한 비정상 착수조건 두 가지를 고려하여 해석을 수행하였으며 이러한 착수환경이 위그선 구조의 정적 구조 안정성에 미치는 영향을 평가하였다 Demand for high speed sea transportation modes has been increased dramatically last few decades. The WIG(Wing-in-ground effect) is considered as next generation maritime transportation system. In the structural design of high speed marine vessels, an estimation of water impact loads is essential. The dynamic structural responses of the WIG excited by the water impact loads may bring an important contribution to their damage process. The work presented in this paper is focused on the numerical simulation of the water impact on the WIG craft when it lands. It is aimed to study the structural responses of the WIG craft subjected to the water impact loads. The Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) finite element method is used to simulate the water impact of the WIG craft during a landing phase. A full 3D shell element is used to model the WIG craft in carbon composites, and a developed FE model is used to investigate the effect of the water impact loads on the structural responses of the WIG craft. In the analysis, two different landing scenarios are considered and their effects on the structural responses are investigated.