The coupled model for the interaction between an underwater explosive bubble and a floating structure is studied. During the violent expansion and collapse of the bubble, the explosive bubble deforms the structure. At the same time, the response of the structure affects the behavior of the bubble. In this study, the fluid domain for the bubble is modeled by using the boundary element method and the structure domain is modeled by using the finite element method. Based on the acceleration potential theory, we can construct a single set of coupled equations considering both the behavior of the bubble and the response of the structure simultaneously. In this study, we apply the quadratic surface fitting for constructing the coupled equation to avoid complex computation and weighted least square to minimize the error. To validate our model, we compare the results with both the rigid wall case and the free surface case. Then, the numerical example of steel plate is compared with LS-DYNA. Additionally, the change of the behavior of the bubble according to the stiffness of the plate is studied.
본 논문에서는 수중 폭발 버블과 부유식 구조물간의 상호작용 모델에 대하여 연구하였다. 폭발성 버블은 팽창 및 수축을 하며 구조물에 변형을 유발하며, 동시에 구조물의 응답은 버블의 운동에 영향을 미친다. 버블 다이나믹스를 위한 유체 영역은 경계요소법을 이용하여 모델링 되었으며, 구조 영역은 쉘 요소를 이용한 유한요소법으로 모델링 하였다. 가속도 포텐셜 이론에 기반하여, 폭발성 버블의 운동과 구조물의 응답을 동시에 고려하는 하나의 방정식을 구성하였다. 본 연구에서는 직접 연성 해석을 위한 방정식을 구성할때 필요한 복잡한 계산을 피하기 위하여 이차 곡면 적합을 적용하였으며, 오차를 최소화 하기위하여 가중 최소 제곱법을 이용하였다. 제시된 모델을 검증하기 위하여, 강체벽과 자유표면의 경우에 대하여 각각 비교하였다. 또한 예제로 강판의 문제를 풀어 보았으며 상용툴과 그 결과를 비교하였다. 추가적으로, 판의 강성에 따른 버블의 거동 변화를 살펴보았다.
