Nonlinear Analysis of Underwater Towed Cable Using Robust Nodal Position Finite Element Method

수중 케이블에 의하여 견인되는 물체(예인체)의 거동을 예측 하는 문제는 해양 구조물 계류(mooring) 시스템의 설계 및 거동 해석, 수중 탐사용 원격제어 수중로봇(ROV: Remotely Operated underwater-Vehicle)의 거동 예측 등 여러 조선해양 산업 분야에 적용이 가능하기에 그 역할이 굉장히 중요하다 (Kim, et al., 2009; Lee & Ahn, 2015). 그럼에도 불구하고, 수중 케이블 동역 학이 가지는 특유의 비선형성과 다양한 유체역학 및 구조역학적 특성을 가지는 수중케이블의 거동의 효과적인 예측을 위하여서 는 현재의 유한차분법 혹은 유한요소법 기반의 방법론으로는 일 반적인 적용에는 한계가 있으며 이에 대한 지속적인 연구개발이 필요한 실정이다 (Kim, et al., 2009; Lee & Ahn, 2015; Shin, 1990). 예인체의 거동을 정확하게 예측하려면 우선 예인 케이블의 거 동을 정확하게 예측하는 것이 필요하다. 예인 케이블의 거동 특 성은 케이블 탄성에 의한 효과와 케이블의 대 변위 및 강체 회전 이 결합되어 있는 강한 비선형 거동인 것으로 알려져 있다. 일반 적인 구조 동역학에서 거론하는 비선형성은 크게 세 가지로 대별 될 수 있다 (Wriggers, 2008). 첫 번째로, 보통의 경우 구조물 자 체가 탄성 영역을 지나 소성영역까지 대 변형(large deformation) 강건 절점위치 유한요소법을 이용한 수중 예인