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파도와 조류에 의한 수직 파일의 유한요소 동적거동 해석
Finite Element Dynamic Analysis of a Vertical Pile by Wave and Tidal Current

박문식   (한남대학교 공과대학 기계공학과UU0001481  );
  • 초록

    본 논문에서는 수직으로 시추된 해양 파일에 대한 새로운 동적 해석절차가 제안되고 전형적 설계문제에 의하여 검증된다. 해수에 잠긴 파일의 구조는 물론 해양파도와 조류에 의한 힘도 유한요소법에 의해서 정식화되고 모델링된다. 유한요소 방정식에 적합한 파력을 구하기 위해서 여러 가지 파도이론 가운데서도 Airy의 파도이론이 시험되고 선정되었다. 조류의 후방와류에 기인한 횡방향 양력은 Strouhal 진동수와 적절한 양력계수를 가진 간단한 조화함수에 기초한다 파일에 대한 고유진동수 해석과 주파수 응답해석은 정식화 결과를 NASTRAN에 입력하여 계산되었다. 여기서 제안된 절차에 의해 얻어진 동적 변위와 응력의 결과는 기본설계해석 단계로서 해양파일의 파력과 조류 양력에 의한 동적거동을 구할 수 있으며 설계에 응용될 수 있음을 보여준다


    New dynamic analysis procedures lot the vertically drilled sea water pile are suggested and demonstrated by the typical design Problem. Pile structure submerged in the sea water as well as forces by the ocean waves and tidal currents are modeled and formulated by finite element method. To obtain wave forces for the finite element equation, Airy's wave theory is tested and selected among others. Lateral lifting forces induced by the vortex shedding of current flow is simply based on the harmonic function with the Strouhal frequency and lifting coefficient. Natural frequencies and frequency responses for the pile are calculated by NASTRAN using the results of the formulation. Dynamic displacement and stress results obtained by these procedures are shown to be applicable to predict the dynamic behaviors of the ocean pile by the wave and lifting forces as a preliminary design analysis.


  • 주제어

    수직파일 .   세굴 .   해양파도 .   파력 .   조류 와류 .   유한요소 .   고유진동수 해석 .   응답 스펙트럼.  

  • 참고문헌 (15)

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    5. NASTRAN, National Aeronautics and Space Administrations, CSAR, 1996 
    6. Au-Yang, M.K., Blevins, R.D. and Mulcahy, T.M., 'Flow-Induced Vibration Analysis of Tube Bundles - A Proposed Section III Appendix N Nonmandatory Code', J. Pressure Vessel Tech., Vol. 113, 1991, pp.257-267 
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    14. 오세욱, 민병형, 한건모, 이승휘, '해양원주 구조물에 작용하는 파력에 관한 연구,' 한국해양공학회지, 제1권, 제2호, 1987, pp.204-214 
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    1. 2001 "국부변수 조절을 통한 프레임의 탄소성 하중-제하 비선헝 해석" 한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea 14 (4): 435~444    
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    8. 2016 "파일-업 재료에 대한 나노 압입 시험기의 경도 측정값 교정" 한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society 17 (12): 98~106    
    9. 2017 "다이캐스팅 보의 등가 기공결함을 고려한 강도평가" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A 41 (5): 337~343    
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