본 논문에서는 평탄빙 기인 피로해석을 위한 세가지 방법론을 소개한다. 각 방법론은 피로손상을 야기하는 빙하중의 추정방식에 따라 직접해석, 간이해석, 반해석적 방법이라 명명하였다.
먼저 직접해석법(Direct analysis)은 전통적인 수치해석 기법인 유한요소법을 통해 빙하중 시계열을 계산하였다. 모델의 각 절점(node)마다 국부하중을 직접 추출한다는 뜻에서 이름이 유래하였다. 충돌 시뮬레이션을 위해 상용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS가 사용되었다. 복잡한 얼음의 거동을 표현하기 위해 드러커 프라거 항복모델이 적용되었으며 User subroutine을 통해 손상도의 개념을 적용하여 균열파단을 구현하였다. 이는 하중 추정의 정확도가 높은 방법이나 오랜 해석시간을 요구하기 때문에 빙하중 과정을 stationary process로 가정하여 단기 시계열의 통계모델을 활용하여 피로손상도를 계산한다.
간이해석법(Simplified analysis)은 탄성 빔 이론과 경험식을 활용하여 빙하중의 확률분포를 계산하고 간단한 수치계산을 통해 변환된 응력의 확률분포로 피로손상도를 도출하는 방법이다. 많은 가정을 도입하여 빙하중을 계산하기 때문에 신뢰도는 비교적 낮지만, 빠른 해석이 필요한 경우 매우 유용하다. 예를들어 설계초기단계와 같이 다양한 구조물의 형상, 얼음 물성치에 대한 빙하중 계산이 필요한 경우 방대한 해석시간을 요구하는 직접해석에 비해 상당한 이점으로 작용한다.
반 해석적 방법(Semi analytic method)은 직접해석과 간이해석의 장점을 적절히 채용한 기법이다. 이론식을 이용하여 실시간으로 빙하중 시계열을 계산하기 때문에 값의 수렴을 위한 반복이나, 조밀한 시간간격이 필요하지 않다. 때에 따라서 실제 계측 데이터를 활용하여 유한요소기법보다 정확한 해석이 가능하기도 하다. 이는 사용된 이론에 따라 그 결과가 크게 달라지므로 엄격한 검증이 수행되어야 함을 의미한다.
4장에서는 앞서 계산된 빙하중이 피로대상위치의 응력으로 변환되는 방법에 대해 논의하였으며, 논문의 후반에는 반 잠수식 시추선의 내빙대를 대상으로 각각의 방법론에 따라 계산된 빙하중에 대한 피로손상도를 계산하고 결과를 비교하였다.