1. 서 론

리프팅 러그(Lifting lug, 또는 Padeye)는 조선 및 해양공학 분야에서 블록 취급, 모듈 설치 및 중량물 인양 작업에 널리 사용되는 구조 부재이다. 하중은 핀(Pin)과 홀(Hole) 사이의 접촉을 통해 전달되며, 이로 인해 홀 주변 영역에는 매우 국 부적인 응력 집중이 발생한다. 단순한 평판 구조와 달리 리 프팅 러그는 두께 방향 응력을 포함한 3차원 응력 상태에 의해 지배되므로, 일반적으로 3차원 솔리드 유한요소 모델 을 이용하여 해석된다.

리프팅 러그의 구조적 평가는 여러 연구에서 수행되어 왔 다. Russo et al.(1992)는 해양 인양 작업에서 사용되는 패드아 이의 설계 및 해석과 관련된 실무적인 고려사항을 제시하였 다. Liu et al.(2013)는 리프팅 패드아이에 대한 유한요소 해석 및 구조 최적화를 수행하여 효율적이고 안전한 설계를 달성 하기 위해 정확한 응력 평가가 중요함을 보였다. 또한 패드 아이의 극한 하중 지지 능력에 대한 실험 및 수치 연구에서 는 접촉 거동과 국부 변형이 응력 분포와 구조 성능에 중요 한 영향을 미친다는 사실이 확인되었다(Saleh et al., 2018). 이 러한 연구들은 리프팅 러그의 평가에서 3차원 유한요소 해 석이 중요한 역할을 수행함을 보여준다.

기존의 3차원 솔리드 해석에서는 일반적으로 최대 von Mises 응력을 주요 설계 지표로 사용한다. 이 지표는 직관적 이며 항복 기준과 직접적으로 연관되어 있다는 장점이 있 다. 그러나 접촉이 지배적인 영역에서는 최대 응력값이 메 시(Mesh)에 대해 강한 의존성을 보일 수 있다는 사실이 잘 알려져 있다. 접촉 계면에서는 급격한 응력 기울기와 국부 적인 응력 집중이 발생하는 경우가 많으며, 이로 인해 수치 해석 결과는 메시 해상도와 이산화(Discretization) 방식에 민 감해질 수 있다. Wriggers(1995)는 유한요소 접촉 문제에서 발생하는 수치적 어려움을 논의하며, 접촉 경계 부근의 응 력 예측에 이산화 방식이 큰 영향을 미칠 수 있음을 지적하 였다.

응력 결과의 메시 민감성은 접촉 해석에만 국한되지 않는 다. 유한요소 해석에서의 메시 의존성에 대한 일반적인 논 의에서도 특정 응력 지표, 특히 국부 최대 응력(Local peak stress)은 메시 세분화에 따라 단조롭게 수렴하지 않을 수 있 다는 사실이 보고되고 있다(Liu et al., 2022). 실제 공학적 설 계에서 이러한 특성은 최대 응력을 직접적인 설계 기준으로 사용할 경우 설계 판단의 일관성을 저해할 수 있다.

메시 의존성을 완화하기 위해 다른 구조 분야에서는 다양 한 응력 평가 방법이 제안되어 왔다. 예를 들어 용접 구조물 의 피로 평가에서는 Dong(2001)이 평형 조건을 만족하는 막 응력(Membrane stress)과 굽힘 응력(Bending stress)을 기반으로 하는 구조 응력(Structural stress) 방법을 제안하였다. 이 방법 은 요소 형식과 메시 크기에 대한 민감도를 줄일 수 있음을 보여주었다. 이후 연구에서도 메시 민감성이 낮은 구조 응 력 방법이 공학 설계 기준에 적용 가능한 신뢰성 있는 응력 지표를 제공할 수 있음이 확인되었다(Selvakumar and Hong, 2013). 또한, Tüfekci et al.(2025)은 응력 해석 결과를 후처리로 평균화하여 Nonlocal 응력을 도출하고 응력 집중 완화 및 불 연속 감소 효과를 확인하였다. 이러한 접근법은 단일 점에 서의 최대 응력값 대신 물리적으로 의미 있는 영역에서 정 의된 응력량을 사용하는 것이 수치적 안정성을 향상시킬 수 있음을 시사한다.

그러나 이러한 연구에도 불구하고, 접촉이 지배적인 3차 원 리프팅 러그 구조의 응력 평가에서 메시 민감성을 줄이 기 위한 체계적인 방법은 아직 충분히 확립되지 않았다. 특 히 홀 접촉 영역 주변에서 물리적으로 의미 있는 평균화 영 역을 정의하는 방법과 적절한 영향권 영역(Influence zone)을 결정하는 방법에 대한 연구는 아직 부족한 실정이다.

따라서 본 연구에서는 리프팅 러그 구조의 3차원 응력 평 가를 위해 영향권 영역 기반 체적 평균(Volume-averaged) von Mises 응력 방법을 제안한다. 영향권 영역은 홀 반경을 기준 으로 정의되며, 평균화 영역을 정량적으로 규정하기 위해 영향권 계수를 도입하였다. 서로 다른 메시 해상도 조건에 서 마찰이 없는 접촉 하중 조건을 적용한 육면체 솔리드 요 소 해석을 수행하였다. 또한 메시 세분화와 영향권 계수 변 화에 따른 최대 응력과 체적 평균 응력의 변화를 체계적으 로 분석하였다. 더 나아가 메시 해상도에 따른 영향권 영역 파라미터 선택을 위한 실용적인 기준을 제시하였다.

본 연구의 목적은 메시 민감성이 큰 최대 응력에 대한 의 존도를 줄이고, 접촉이 지배적인 3차원 구조 세부 형상에 대 해 보다 안정적이고 실무적으로 적용 가능한 응력 평가 체 계를 구축하는 데 있다.

2. 기존 응력 평가 방법의 한계

2.1 최대 응력 기반 평가의 한계

3차원 솔리드 유한요소 해석에서는 일반적으로 최대 von Mises 응력을 주요 설계 기준으로 사용하여 구조 안전성을 평가한다. 해석 영역 내에서의 최대 응력은 다음과 같이 정 의된다.

여기서 σ v m 는 von Mises 등가응력(von Mises equivalent stress)을 나타낸다.

최대 응력은 항복 기준과 직접적으로 연관되어 있으며 설 계 의사결정에 편리하게 활용될 수 있다. 그러나 리프팅 러 그와 같이 접촉이 지배적인 3차원 구조 세부 형상에서는 접 촉 계면 부근에서 매우 급격한 응력 기울기가 발생한다. 메 시 해상도가 증가할수록 국부적인 응력장이 보다 정밀하게 표현되며, 그 결과 계산된 최대 응력은 지속적으로 증가하 는 경향을 보인다. 접촉 해석에서는 이러한 국부 응력 값이 이산화 밀도(Discretization density)에 매우 민감하게 반응할 수 있다는 사실이 잘 알려져 있다(Wriggers, 1995; Liu et al., 2022).

특히 접촉 계면에서는 기하학적 불연속성과 접촉 구속 조 건으로 인해 국부적인 응력 증폭이 발생할 수 있다. 그 결과 최대 응력은 메시 세분화에 대해 단조롭게 수렴하지 않거나 매우 느리게 수렴할 수 있다. 공학적 실무 관점에서 이러한 메시 의존성은 동일한 구조 조건에서도 서로 다른 설계 평 가 결과를 초래할 수 있다.

2.2 노드 평균 응력의 한계

응력 결과에서 나타나는 국부적인 불연속성과 수치적 진 동을 완화하기 위해, 절점 평균(Nodal averaging) 기법이 널리 사용된다. 절점 i에서의 평균 응력은 다음과 같이 표현될 수 있다.

여기서 n_i는 노드 에 연결된 요소의 개수 i 를 의미하며, σ i e 는 요소 e 에서 기여하는 응력 성분을 나타낸다.

노드 평균화는 인접한 요소들 사이에서 발생하는 응력 불 연속을 완화할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 이러한 방법 은 국부 최대 응력값의 근본적인 메시 의존성을 제거하지는 못한다. 평균화 과정은 물리적으로 정의된 영역이 아니라 요소 간 연결 관계를 기반으로 수행되기 때문이다.

따라서 메시가 세분화될수록 평균화에 포함되는 실제 영 역 또한 암묵적으로 변화하게 된다. 그 결과 노드 평균 응력 은 여전히 메시 구조(Topology)와 요소 크기(Element size)에 의존하는 한계를 가지게 된다.

2.3 구조응력 방법의 한계

메시 의존성을 완화하기 위한 또 다른 방법으로, 용접 구 조물의 피로 평가 분야에서 구조응력(Structural stress) 개념이 제안된 바 있다(Dong, 2001). 구조응력은 평형 조건을 만족하 는 노드 힘(Nodal force)과 모멘트(Moment)로부터 도출되며, 단면을 기준으로 막 응력(Membrane stress)과 굽힘 응력(Bending stress) 성분으로 분해된다. 이러한 방법은 요소 형식과 메시 크기에 대한 민감도가 낮은 응력 지표를 제공할 수 있는 것으 로 알려져 있으며, 실제 공학 설계 절차에도 적용되고 있다.

그러나 구조응력 개념은 주로 단면 평형(Sectional equilibrium) 가정을 기반으로 한 평판 및 쉘 구조를 대상으로 개발된 방법이다. 반면 리프팅 러그는 핀–홀 접촉 상호작 용과 두께 방향 응력 변화에 의해 지배되는 3차원 솔리드 구조 세부 형상이다. 따라서 접촉이 지배적인 3차원 솔리드 문제에 구조응력 방법을 직접 적용하는 것은 쉽지 않다.

2.4 접촉 지배 3차원 구조에서 영역 기반 응력 평가의 필요성

앞서 논의한 바와 같이, 접촉이 지배적인 3차원 구조 세부 형상에서는 최대 응력(Peak stress)이 본질적으로 메시에 민감 한 특성을 보인다. 노드 평균화는 수치적 진동을 감소시키 는 데는 도움이 되지만, 물리적으로 일관된 영역 기반 응력 정의를 제공하지는 못한다. 또한 구조응력 방법은 특정 응 용 분야에서는 메시 독립성을 확보할 수 있으나, 3차원 솔리 드 접촉 문제에 대한 적용성은 여전히 제한적이다.

이러한 한계는 단일 점에서 정의되는 응력값이 아니라 물 리적으로 의미 있는 기하학적 영역에 걸쳐 정의된 응력 지 표가 필요함을 시사한다. 리프팅 러그 구조에서는 하중 전 달이 주로 홀 주변 영역에 집중된다. 따라서 홀 형상을 기준 으로 응력 평가 영역을 정의하는 것은 물리적 의미를 유지 하면서 메시 민감성을 완화할 수 있는 합리적인 접근 방법 이 될 수 있다.

다음 장에서는 이러한 한계를 극복하고 리프팅 러그 구조 에 대해 메시 강건성을 가지는 응력 평가 체계를 구축하기 위 해 영향권 영역 기반 체적 평균 응력(Volume-averaged stress) 방법을 제안한다.

3. 영향권 영역 기반 평균 응력 평가 방법

3.1 영향권 영역의 정의

핀–홀 접촉 하중을 받는 리프팅 러그 구조에서는 일반적 으로 최대 응력이 접촉 계면 또는 그 주변에서 발생한다. 접 촉 영역으로부터 거리가 멀어질수록 응력의 크기는 빠르게 감소한다. 따라서 단일한 최대 응력 위치에서 응력을 평가 하기보다는, 접촉 경계로부터 외부로 확장된 유한한 평가 영역을 정의하는 것이 합리적이다.

본 연구에서는 영향권 거리(Influence distance)를 홀의 접촉 면으로부터 측정되는 방사 방향 거리(Radial distance)로 정의 하였다. 여기서 R는 홀의 반경(Hole radius)을 의미하고, k는 영향 계수를 나타낸다. 영향 거리는 다음과 같이 표현된다.

영향권 영역은 접촉면으로부터 정의된 방사 거리 δ내에 존재하는 3차원 영역으로 정의된다. 이 영역 내부의 응력을 평균하여 응력 평가 지표로 사용한다.

접촉 계면 근처의 응력장은 매우 급격한 기울기를 가지므 로, 적절한 영향 거리는 메시 해상도(Mesh resolution)에 본질 적으로 의존한다. 메시가 더 세밀할수록 국부 응력 분포를 보다 정확하게 표현할 수 있으며, 상대적으로 작은 영향 영 역에서도 평균 응력이 안정화될 수 있다. 반면 메시가 거칠 경우에는 수치적 변동을 완화하고 안정적인 응력 평가를 얻 기 위해 더 큰 영향 거리가 필요할 수 있다.

따라서 영향 계수 k 는 고정된 기하학적 상수로 간주되어 서는 안 되며, 메시 의존적인 파라미터로 고려되어야 한다. 본 연구에서는 평균 응력의 수렴 거동(Convergence behavior) 을 기반으로 적절한 영향 계수를 결정하기 위한 체계적인 절차를 제안하였다. 이에 대한 구체적인 방법은 다음 절에 서 설명한다.

3.2 영향권 영역 내 체적 평균 von Mises 응력

영향권 영역이 정의되면, 해당 영역 내의 응력은 체적 평 균(Volume-averaged) von Mises 응력을 이용하여 평가된다. 단 일 점에서의 국부 최대값을 나타내는 최대 응력(Peak stress) 과 달리, 평균 응력은 물리적으로 정의된 영역 전체에 걸친 통합된 응력 상태를 반영한다.

여기서 Ω k 는 영향 계수 k 에 대응하는 영향권 영역을 나 타낸다. 체적 평균 von Mises 응력은 다음과 같이 정의된다.

여기서 σ v m x 는 위치 x에서의 von Mises 응력을 의미하 며, dV는 미소 체적 요소(Infinitesimal volume element)를 나타 낸다.

유한요소해석에서 위 적분식은 요소 평균 응력 (Element-averaged stress)을 이용한 이산 형태로 계산된다.

여기서 σ v m e 는 요소 e의 요소 평균 von Mises 응력이며, V_e는 해당 요소의 체적을 의미한다.

이와 같은 정의는 평균 응력이 기하학적으로 정의된 영역 전체에서 물리적으로 일관된 값을 나타내도록 보장한다. 또 한 평균화 영역이 영향 거리에 의해 명확하게 정의되기 때 문에, 응력 평가 지표는 메시 구조나 국부적인 응력 진동 (Local stress oscillation)에 대해 보다 안정적인 특성을 가지게 된다.

영향 계수 k 가 증가하면 영향권 영역이 확장되어 상대적 으로 응력이 낮은 영역까지 포함하게 된다. 그 결과 평균 응 력 값은 일반적으로 점차 감소하며, 결국 안정적인 값으로 수렴하는 경향을 보인다. 이러한 평균 응력 σ ¯ v m k 의 안정 화 거동은 적절한 영향 계수를 결정하기 위한 합리적인 기 준을 제공하며, 이에 대한 논의는 다음 절에서 다룬다.

3.3 수렴 거동을 기반으로 한 영향 계수의 결정

영향 계수 k 는 영향권 영역이 추가로 확장되더라도 체적 평균 응력이 충분히 안정적인 값을 유지하도록 선택되어야 한다. 영향 거리가 증가함에 따라 평균 응력 σ ¯ v m k 은 일 반적으로 감소하며 점차 일정한 평탄 영역에 접근하게 된 다. 이러한 거동은 접촉 계면에서 멀어질수록 상대적으로 응력이 낮은 영역이 점진적으로 포함되기 때문으로 해석할 수 있다.

평균 응력의 안정화 정도를 정량적으로 평가하기 위해, 연속된 두 영향 계수 사이에서의 평균 응력 상대 변화율 (Relative variation)을 다음과 같이 정의한다.

평균 응력의 수렴은 영향 계수가 연속적으로 증가할 때, 상대 변화율이 다음 조건을 만족하는 경우 달성된 것으로 판단한다.

여기서 η 는 사전에 정의된 허용 오차를 의미한다.

원칙적으로 적절한 영향 계수는 각 메시 해상도에 대해 평균 응력 σ ¯ v m k i 의 수렴 거동을 기반으로 결정되어야 한 다. 이러한 접근은 영향 영역이 추가로 확장되더라도 평가 된 응력이 크게 변하지 않도록 보장한다.

그러나 실제 공학적 적용 관점에서는 단순하고 일관된 기 준을 사용하는 것이 바람직하다. 따라서 본 연구에서는 η = 3 % 의 허용 오차를 실용적인 수렴 기준으로 적용하였 다. 즉, 영향 계수 가 증가함에 따라 평균 응력의 변화가 3% 미만이 되는 경우 해당 영향 계수 k 를 안정적인 응력 평가 를 위한 충분한 값으로 간주하였다.

이와 같이 수렴 거동 기반 평가 방법과 실용적인 허용 오 차 기준을 결합함으로써, 본 연구에서 제안한 방법은 이론 적 일관성과 공학적 실용성을 동시에 확보할 수 있다.

4. 수치 해석 모델 및 해석 조건

4.1 형상 및 재료 물성

본 연구에서는 12톤급 리프팅 러그(Lifting lug)를 해석 모 델로 선정하였다. 구조 형상은 중앙에 원형 홀이 존재하는 단일 판(Single-plate) 러그 구조로 구성되며, 하중은 핀–홀 접촉(Pin–hole contact)을 통해 전달된다. 이러한 형상은 조선 및 해양 구조물 분야에서 일반적으로 사용되는 전형적인 리 프팅 구조 세부 형상을 대표한다.

홀의 반경은 R로 표시하며, 이는 영향 거리와 영향권 영 역을 정의하기 위한 기준 기하학적 파라미터로 사용된다. 구조의 상세 형상 치수는 Fig. 1에 제시되어 있다.

재료는 선형 탄성 거동(Linear elastic behavior)을 갖는 일반 적인 구조용 강(Structural steel)으로 가정하였다. 해석에 사용 된 재료 물성치는 다음과 같다.

본 연구의 주요 목적은 메시 의존성과 응력 평가 방법을 분석하는 것이므로, 재료 비선형성은 고려하지 않았다.

4.2 경계 조건 및 하중

모든 해석은 마찰이 없는 핀–홀 접촉 조건(Frictionless pin –hole contact condition)에서 수행되었다. 핀과 홀 표면 사이 에는 표면 대 표면 접촉(Surface-to-surface contact) 조건이 정 의되었다.

러그 구조의 하부는 Fig. 2에 나타난 것과 같이 강체 지지 구조(Rigid supporting structure)에 용접되어 있다고 가정하였 다. 이에 따라 하부 표면에는 완전 고정 경계 조건(Fully clamped boundary condition)이 적용되었으며, 모든 병진 자유 도와 회전 자유도가 구속되었다.

하중은 핀을 통해 12톤에 해당하는 정적 하중(Static load) 으로 적용되었으며, 이는 접촉 조건을 통해 러그에 전달되 도록 하였다.

4.3 요소 형식 및 메시 구성

모든 해석에서는 3차원 2차 육면체 솔리드 요소 (Three-dimensional quadratic hexahedral solid elements)를 사용하 였다. 2차 요소를 사용하면 선형 요소(Linear elements)에 비해 접촉 계면 근처에서 발생하는 응력 기울기를 보다 정확하게 표현할 수 있다.

메시 해상도(Mesh resolution)는 모델의 대표 기하학적 파라 미터인 홀 반경 R을 기준으로 정의하였다. 여기서 N θ 는 홀 의 원주 방향에 배치된 요소의 개수를 의미한다. 원주 방향 요소 크기는 다음과 같이 정의된다.

메시 세분화(Mesh refinement)는 값을 변화시켜 세 가지 수 준으로 설정하였다.

이에 따라 N θ 값이 증가할수록 원주 방향 요소 크기 h θ 는 감소하게 된다.

또한 원주 방향 세분화와 함께 반경 방향 및 두께 방향 메시 분할도 비례적으로 조정하여 요소 종횡비가 1에 가깝 게 유지되도록 하였다. 모델 전체에서 규칙적인 육면체 형 상을 유지함으로써 요소 왜곡을 최소화하였다.

이와 같은 메시 세분화 전략을 통해 핀–홀 접촉 상호작 용으로 인해 급격한 응력 기울기가 발생하는 홀 주변 영역 에서 이산화 밀도를 체계적으로 제어할 수 있다. 네 가지 메 시 세분화 수준에 대한 대표적인 메시 구성은 Fig. 3에 제시 되어 있다.

5. 결과 및 고찰

5.1 메시 세분화에 따른 최대 응력 거동

Fig. 4는 4가지 메쉬 모델에 대한 von Mises 응력 분포를 나타낸다. 모든 경우에서 핀–홀 접촉 계면 근처에서 높은 응력 집중이 발생하는 것을 확인할 수 있다.

메시가 더 세밀해질수록 접촉 경계 부근의 응력장은 더욱 국부적으로 집중되는 경향을 보이며, 보다 뚜렷한 응력 피 크가 포착된다.

Fig. 5는 원주 방향 요소 개수 N θ 에 따른 최대 von Mises 응력의 변화를 나타낸다. 메시가 세분화될수록 최대 응력은 지속적으로 증가하는 경향을 보인다. 또한 본 연구에서 고 려한 가장 세밀한 메시( N θ = 44 ) 에서도 최대 응력은 완전 히 수렴하지 않는 것으로 나타났다.

이러한 결과는 접촉이 지배적인 3차원 구조 문제에서 최 대 응력은 본질적으로 이산화 밀도에 민감한 특성을 가진다 는 것을 의미한다. 접촉 경계 부근에서 발생하는 국부적인 응력 증폭으로 인해 최대 응력은 메시 해상도에 강하게 의 존하게 된다.

공학적 관점에서 이는 최대 응력만을 기준으로 수행되는 설계 평가가 메시 구성에 따라 달라질 수 있음을 의미한다.

5.2 영향권 평균 응력의 수렴 특성

Fig. 6은 영향 거리에 따른 체적 평균 von Mises 응력의 변 화를 서로 다른 메시 해상도에 대해 나타낸 것이다.

영향 거리가 작은 구간에서는 체적 평균 응력 값이 메시 크기에 따라 큰 차이를 보인다. 이는 영향 영역이 접촉면 인 근의 국부 응력 집중 영역에 가까워 응력 구배가 매우 크기 때문이다. 따라서 이 구간에서는 메시 해상도에 따라 계산 된 응력 값의 차이가 크게 나타난다.

그러나 영향 거리가 증가함에 따라 체적 평균 응력은 점 차 감소하며 일정 값으로 수렴하는 경향을 보인다. 충분한 영향 거리를 확보하면 메시 해상도와 관계없이 평균 응력이 거의 동일한 값으로 수렴하는 것을 확인할 수 있다. 이는 체 적 평균을 적용할 경우 국부적인 응력 집중에 의한 수치적 영향이 완화되어, 메시 조건에 크게 의존하지 않는 안정적 인 응력 값을 얻을 수 있음을 의미한다.

또한 메시 해상도에 따라 안정 지점(Stable point)에 도달하 는 영향 거리는 서로 다른 것으로 나타났다. 일반적으로 메 시가 조밀할수록 접촉면 인근의 응력 분포를 보다 정확하게 표현할 수 있으므로 상대적으로 짧은 영향 거리에서도 수렴 이 나타난다. 반면 메시가 거친 경우에는 안정적인 평균 응 력을 얻기 위해 더 넓은 영향 영역이 필요하다.

하지만 중요한 점은, 각 메시 해상도에서 안정 지점에 도 달했을 때의 체적 평균 응력 값은 거의 동일하게 나타난다 는 것이다. 이는 제안된 영향 영역 기반 체적 평균 응력이 메시 해상도와 관계없이 일관된 응력 평가 기준을 제공할 수 있음을 보여준다.

5.3 공학적 해석 및 실무적 적용 의미

제안된 영향권 기반 체적 평균 응력 방법은 엄밀한 이론 적 의미에서 최대 응력(Peak stress)을 대체하기 위한 것이 아 님을 강조할 필요가 있다. 오히려 본 방법은 접촉이 지배적 인 구조 세부 형상(Contact-dominated structural details)에 대해 메시에 강건하고(Mesh-robust) 공학적으로 해석 가능한 응력 지표(Stress metric)를 제공하는 것을 목표로 한다.

선형 탄성 접촉 해석(Linear elastic contact analysis)에서 최 대 응력은 국부적인 응력 증폭(Localized stress amplification)으 로 인해 메시가 세분화될수록 계속 증가할 수 있다. 이러한 거동은 반드시 물리적으로 의미 있는 구조 응답을 반영하는 것은 아니며, 오히려 수치적 민감성의 결과일 가능성이 있 다.

반면 영향권 기반 체적 평균 응력은 기하학적으로 정의된 영역 내에서의 통합된 응력 상태(Integrated stress state)를 나 타낸다. 국부적인 수치적 응력 증폭의 영향을 줄임으로써, 공학적 설계 평가에서 보다 일관성 있는 기준을 제공할 수 있다.

따라서 본 연구에서 제안한 방법은 리프팅 러그 구조의 응력 평가에서 물리적 의미를 유지하면서 메시 민감성을 완 화할 수 있는 실용적인 평가 체계를 제공한다. 하지만, 실제 리프팅 작업 시 핀과 러그 사이에는 분명히 마찰이 존재하 며 이는 응력 분포에 변화를 줄 수 있기 때문에 실무적 적용 차원에서 마찰 계수가 고려된 평균 응력 값의 도출에 대한 연구가 향후에 필요할 것으로 판단된다.

6. 결 론

본 연구에서는 마찰이 없는 핀–홀 접촉 하중을 받는 리 프팅 러그 구조의 3차원 응력 평가에서 발생하는 메시 민감 성을 완화하기 위해 영향권 기반 체적 평균 응력 방법을 제 안하였다.

본 연구의 주요 결과는 다음과 같이 요약할 수 있다.

제안된 평균 응력은 이론적인 의미에서 최대 응력을 대체 하기 위한 것이 아님을 강조할 필요가 있다. 대신, 본 방법 은 접촉이 지배적인 구조 세부 형상에서 메시 강건성을 가 지며 공학적으로 해석 가능한 응력 지표를 제공한다. 국부 적인 수치적 응력 증폭의 영향을 줄임으로써, 본 방법은 공 학적 응력 평가의 일관성을 향상시킬 수 있다.

제안된 방법은 리프팅 러그 구조뿐만 아니라 최대 응력이 강한 메시 의존성을 보이는 다른 접촉 민감형 3차원 구조 세부 형상에도 적용될 수 있다. 향후 연구에서는 재료 비선 형 거동(Material nonlinear behavior) 및 마찰 접촉 조건 (Frictional contact conditions)을 포함하는 문제로 본 접근 방법 을 확장할 수 있을 것이다.