[선체구조설계시스템] 소성 해석

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레포트 > 수산해양계열
2010.02.10
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[선체구조설계시스템] Hull Structure Design System

소개글

[선체구조설계시스템] 소성 해석에 대한 자료입니다.

1. 소성 해석

1.1. 종강도 해석

1.2. 탄성과, 소성의 개념
1.2.1 탄성에 대하여
1.2.2 소성에 대하여

1.3. Structure Analysis

1.4 선박에서의 소성 해석의 필요성

2. 소성 굽힙

2.1. 기본가정

2.2. 소성 굽힘 과정

3. 교수님 말씀에 대한 생각

4. 참고자료

본문내용

: Hull Girder Beam Stress ()
- 선저부에 위치하여 종강도를 유지하는 부재이다. 선체 종강도의 해석 및 허용응력 크기의 계산의 정확도를 향상시키기 위해서 꼭 신경 써야 할 부분이다.

: Hull Girder Beam Stress ()
- 하중에 의한 지지력을 향상 시켜주기 위한 1차 부재의 보강재로써 2차 부재의 역할을 하지만 피로강도를 증가시켜 주고 국부 강도를 증가시켜주는 역할을 한다.

이러한 해석은 사실 전체해석을 할 수 있다면 필요하지 않다. 하지만 선박의 경우 100만 Degree Freedom을 넘어서기 때문에 불가능한 것이다. 결국 구조물이 너무 크다는 것이다. 그리하여 이러한 과정에 의해 종강도 해석을 하게 되는 것이다.

1.2. 탄성과 소성의 개념
1.2.1. 탄성에 대하여
종강도 해석은 탄성을 기준으로 한다. 실제로 우리들이 배우는 많은 부분도 탄성 영역 안에서의 메커니즘에 대해 많이 다루게 된다. 탄성이라 하는 것은 재료에 외력을 가한 후, 외력을 제거했을 때 다시 원형으로 돌아가는 성질을 뜻한다. 탄성 변형은 수학적으로 Linearly 하며 Hooke's law를 따른다.
그림 탄성 한계 내에서의 Hooke's law의 그래프

탄성 한계 영역 내에서의 응력은 이다. 의 값은 모르기 때문에 재료역학이 필요한 것이고, 이것은 Hooke's law를 통해 구할 수 있다.

1.2.1. 소성에 대하여
소성은 외력을 일정 이상으로 가하게 되면 재료가 항복을 하여 외력을 제거하여도 완전히 원형으로 돌아가지 않고 영구변형으로 남아있는 성질을 뜻한다. 즉 소성의 개념은 항복응력을 넘어서는 영역에 있다. 예를 들어 못이 뿌러지기 전에 너덜너덜 해지는 것은 소성이 되었기 때문이다. 대표적인 소성체로는 어린 아이들이 가지고 노는 찰흙을 들 수 있다. 찰흙에 외력을 가해 변형을 시키고 힘을 제거하게 되면 변형된 상태를 계속 유지한다. 찰흙의 이러한 성질을 소성이라고 할 수 있다.
그림 1에서 탄성 한계 영역을 지나는 점선 영역을 소성의 영역이라고 볼 수 있는데, 여기서의 응력은 이다. 값을 안다고 하면, 이기 때문에 소성 해석에서 응력을 찾는 것은 탄성에서의 그것보다 훨씬 쉽다고 볼 수 있다.
탄성 영역에서는 외력을 제거했을 때 응력이 없다고 볼 수 있다. 물질이 다시 원형으로 돌아가 변형이 없기 때문에 응력이 없다고 생각할 수 있는 것이다. 반면에 소성에서는 외력을 제거해도 변형이 유지되어 있기 때문에 응력이 존재한다. 응력의 값은 바로 인 것이다.

1.3 Structural Analysis
구조 해석의 기본은 고체역학의 평형방정식(Statics), 재료역학의 단순보 이론, 구조역학의 FEM(가상 일의 원리 / 최소에너지 원리) 이라 할 수 있다.

참고문헌

∙ 대한조선학회, “조선해양공학개론”, 2006
∙ http://blog.naver.com/cloudywoon?Redirect=Log&logNo=60007886506
·http://cafe.naver.com/conqueror9.cafe?iframe_url=/ArticleRead.nhn%3Farticleid=2560

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