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초록

영어

In this study, the number, thickness, and height of stiffeners in a ship stiffened panel structure were defined as three-level discrete design variables, and two-dimensional sequentially coupled thermal-stress welding analyses were performed for 27 design combinations generated by a full factorial design of experiments to obtain the welding deformation, maximum residual stress, and weight responses. The validity of the 2D analysis was examined by comparison with a 3D solid analysis of the initial design. Within the examined design space and analysis conditions, sensitivity analysis showed that the welding deformation was dominated by the number of stiffeners with a normalized main effect of about 87% and the maximum residual stress by the stiffener thickness with about 99%, while two-way interactions were negligible for the welding deformation and the maximum residual stress. Comparing the prediction accuracy of response surface methodology, Gaussian process, and multivariate adaptive regression splines surrogate models using 5-fold cross-validation-based metrics, MARS was selected as the best model for the welding deformation and maximum residual stress, and GP for the weight. The response-wise surrogate models and sensitivity information can be utilized as a basis for the multi-objective design optimization of stiffened panel scantlings.

한국어

본 연구에서는 선박 보강판 구조의 보강재 개수, 두께 및 높이를 3수준 이산 설계변수로 정의하고, 완전요인배치법에 따른 27개 설계조합에 대해 2차원 순차 연성 열-응력 용접해석을 수행하여 용접변형량, 최대 잔류응력 및 중량 응답 데이터를 생성하였다. 2차원 해석의 타당성은 초기설계에 대한 3차원 솔리드 해석과의 비교로 검토하였다. 민감도분석 결과, 본 설계공간과 해석조건에서 용접변형량은 약 87%의 정규화 주효과로 보강재 개수가, 최대 잔류응력은 약 99%로 보강재 두께가 지배하였으며, 용접변형량과 최대 잔류응력에 대한 2원 교호작용은 미미하였다. 응답표면법, 가우시안 프로세스 및 다변량 적응 회귀 스플라인 대리모델의 예측 정확도를 5-fold 교차검증 기반 지표로 비교한 결과, 용접변형량과 최대 잔류응력은 MARS, 중량은 GP가 최적 모델로 선정되었다. 구축된 응답별 대리모델과 민감도 정보는 보강판 부재치수의 다목적 최적설계를 위한 기반 자료로 활용될 수 있다.

목차

요약
Abstract
1. 서론
2. 연구 절차 및 보강판 용접해석
2.1 연구 절차
2.2 해석 대상 및 용접해석 조건
2.3 2차원 용접해석 모델
2.4 응답치 정의
3. 실험계획법 및 민감도분석
3.1 설계변수와 실험계획
3.2 주효과 및 교호작용 분석
4. 대리모델 비교 및 선정
4.1 대리모델 개요
4.2 예측 정확도 평가와 응답별 모델 선정
5. 결론
REFERENCES

키워드

저자

• 고상혁 [ Sang-Hyeok Kho | 국립목포대학교 대학원 조선해양공학과 ]
• 박신우 [ Shin-U Park | 국립목포대학교 대학원 조선해양공학과 ]
• 천광산 [ Kwang-San Chun | 국립목포대학교 기계조선해양공학부 교수 ]
• 송창용 [ Chang-Yong Song | 국립목포대학교 기계조선해양공학부 교수 ] Corresponding Author

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• 간행물명

  미래기술융합논문지

• 간기

  격월간

• eISSN

  2951-2468

• 수록기간

  2022~2026

• 등재여부

  KCI 등재후보

• 십진분류

  KDC 530 DDC 620