Four-Dimensional Visualization of Thermal Processing in Ship Hull Fabrication and Establishment of Crack Prevention Using Digital Twins

• Project/Area Number: 24K01100
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 24020:Marine engineering-related
• Research Institution: Osaka Metropolitan University
• Principal Investigator: 柴原 正和 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (20350754)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 才田 一幸 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (30178470) ; 前田 新太郎 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 客員研究員 (30975339) ; 村川 英一 大阪大学, 接合科学研究所, 招へい教授 (60166270) ; 生島 一樹 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (80734003)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000); Fiscal Year 2026: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2025: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000); Fiscal Year 2024: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
• Keywords: デジタルツイン / 高温割れ / レーザ・アークハイ ブリッド溶接 / 4次元可視化 / サロゲートモデル

Outline of Research at the Start

本研究では、物理現象(破壊・座屈・変形・割れ)を解明するために、構造物の建造工程のデジタルツインモデルである船舶建造デジタルツインを開発する。本デジタルツイン技術は、データ駆動型CAEと機械学習型CAEの2つのシステムから構成される。本システムをレーザ・アークハイブリッド溶接を施工した際に発生する高温割れの発生・進展問題に適用する。データ駆動型CAEでは、実験的に得られた少数の測定結果を基に、レーザ・アークハイブリッド溶接時の温度場、ひずみ場、応力場はもとより、割れ発生領域の時刻歴等のレーザ・アークハイブリッド溶接特有の現象に至るまで4次元可視化可能なデジタルツイン技術を構築する。