Numerical Analysis on the Stress Behaviours Due to Geometry Effects of the Membrane Corrugation

멤브레인의 주름 형상이 응력거동에 미치는 영향에 관한 수치적 해석

This paper presents the numerical results of six corrugation models which compute the stress behaviours and stress levels of the membrane structure under the hydrostatic pressure of cryogenic liquids and thermal loadings using a non -linear finite element analysis program. A three-dimensional analysis of various corrugation geometries was performed on the maximum mean normal stress distributions along the upper surface of the membrane sheet. Comparisons of the FEM results for various geometry models of the corrugation are presented, which shows that the corrugated configuration of the ring knot model can be effectively performed for the combined forces such as the hydrostatic pressure and thermal loading in comparison with the Technigaz type corrugation which has small comer and apex curvatures. The FEM results show that the ring knot corrugation can be used for the deepest depth, 180m of the LNG storage tank in comparison with other corrugation models.

본 논문에서는 비선형 유한요소해석 프로그램을 이용하여 초저온 액체에 의한 정압과 열하중을 받는 멤브레인 구조물의 응력기동과 응력수준을 6가지 주름모델에 대한 수치적 해석결과를 제시하였다. 맴브레인 판재의 상면을 따라 최대 평균법선 응력분포에 관한 여러 가지 기하학적 주름의 3차원 해석을 수행하였고, 이들 주름형상에 대한 유한요소해석 결과를 비교$\cdot$고찰하였다. 링 마디식 모델의 주름 형상은 작은 코너반경과 정점곡률을 갖는 테크니가즈식 주름에 비하여 효과적으로 거동하고 있음을 보여주고 있다. 유한요소해석 결과예 의하면 LNG 저장탱크에 이들 모델을 사용할 경우 링 마디식 주름이 여타 주름 모델에 비하여 가장 깊은 180m에서도 사용될 수 있음을 보여준다.