二重船殻タンカーの最終強度に関する研究

• Project/Area Number: 05750825
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 船舶工学
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 正岡 孝治 大阪府立大学, 工学部, 助手 (10244659)
• Project Period (FY): 1993
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1993)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1993: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 二重殻タンカー / 最終強度 / 矩形板パネル / 塑性節点法 / 固有関数 / 理想化構造要素法

Research Abstract

二重船殻タンカーの構造強度上の安全性を高めるためには、荷重の増加と共に生じる構成部材の局部座屈や塑性化、さらには最終強度およびその後の挙動を含めた構造全体の最終強度解析を実行することが重要である。この目的を達するために本研究では理想化構造要素法を使い、構造要素の幾何学的非線形性を理想化し、材料非線形性を塑性節点法で取り扱う高精度、高能率な理想化構造要素を開発した。
これまでに提案されている理想化構造要素の中で、矩形板要素の開発では、幾何学的非線形の理想化を数値解析結果をもとにしたため、その剛性方程式の定式化は複雑であった。本研究ではこの点を改良した。
すなわち、幾何学的非線形挙動は基本的に座屈、後座屈挙動であるので、それらを固有関数で記述する。そして、矩形板の縦横比と座屈形状に適合した固有関数を選び、未知係数の数をできるだけ減らし、高精度を維持しながら計算効率の上昇に配慮する。材料非線形は塑性節点法を導入し、塑性節点の数や位置、塑性判定条件について検討し、少ない塑性判定点で効率よく矩形板一枚の塑性現象を解析できるようになった。撓みに関する変位関数と塑性節点法を結び付けることにより最終強度後の剛性低下もある程度正確におえるようになった。
二重船殻タンカーに最も多くみられる縦横比の矩形板パネルを対象にして、甲板、船底等では軸力、そして船側構造、縦隔壁等では軸力と剪断が主たる荷重になることを考慮して新しい矩形板要素を開発した。なお、2軸圧縮、垂直荷重、溶接残留応力、初期撓みなどはここで開発する矩形板要素の影響因子として今後検討ことにした。