亀裂損傷が海洋構造物の構造応答に及ぼす影響に関する研究

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02302052
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 矢尾 哲也 広島大学, 工学部, 教授 (20029284)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮川 佳夫 広島大学, 工学部, 助手 (50229803) ; 藤久保 昌彦 広島大学, 工学部, 助教授 (30156848) ; 藤本 由紀夫 広島大学, 工学部, 助教授 (60136140) ; 村川 英一 大阪大学, 溶接工学研究所, 助教授 (60166270) ; 豊貞 雅宏 九州大学, 工学部, 教授 (30188817)
• Keywords: 亀裂損傷 / 海洋構造物 / 円筒部材 / 耐荷力 / DTOD / CTOA / 延性亀裂 / 理想化構造要素法

Research Abstract

1、板厚貫通の周方向亀裂を有する円筒部材の軸心引張及び純曲げ試験を実施し、亀裂が円筒部材の剛性と耐荷力に及ぼす影響を調べた。また、亀裂進展量と荷重点変位の関係を基に、シェル有限要素法によるgeneration phase解析を行ない、延性亀裂の発生及び進展に関する破壊パラメ-タとしてCTODとCTOAがそれぞれ有用であることを明らかにした。
2、セミメンブレンシェル理論とDugdaleモデルの仮定に基いて、軸力と曲げの組み合わせ荷重を受ける亀裂円筒部材のCTODの理論推定式を導いた。またCTOAの理論推定式を、亀裂断面が全断面降状するまでと全断面降伏後に分けて、それぞれ定式化した。
3、板厚貫通の周方向亀裂を有する円筒部材のための、延性亀裂進展を考慮した新しい理想化構造要素を開発した。まず一次元有限要素の節点に亀裂による剛性の低下を表わすバネ要素を挿入することにより、亀裂部材の弾性剛性方程式を定式化した。次に2、で導いたCTODとCTUAの理論推定式に基づいて、延性亀裂進展を考慮した亀裂断面の最終強度解析法を明らかにした。最後に全断面降伏後のCTOAの理論推定式と塑性節点法を組み合わせることにより、後最終強度解析のための弾塑性剛性方程式を定式化した。
4、提案した理想化構造要素法を用いて、板厚貫通の周方向亀裂を有する単一円筒部材及び円筒骨組構造の弾塑性解析を行った。まず亀裂円筒に軸心引張,純曲げ及び偏心引張の各荷重が作用する場合を解析し、その結果をシェル要素を用いたFEM解析結果及び実験結果と比較して本解析法の適用性を確認した。次に亀裂損傷を有する不静定門型フレ-ムの解析を行ない、FEM解析結果との比較から、亀裂断面で軸力と曲げの荷重比が変化する不静定構造に対する、本解析法の精度の高い適用性を明らかにした。

Research Products

• [Publications] 矢尾 哲也: "亀裂損傷を有する円筒部材の曲げ耐荷力に関する研究" 日本造船学会論文集. 166号. 295-302 (1989)
• [Publications] 藤久保 昌彦: "亀裂損傷を有する円筒部材の曲げ崩壊解析" 西部造船会会報. 82号. 177-190 (1991)
• [Publications] 藤久保 昌彦: "引張および曲げを受ける亀裂円筒部材のための理想化構造要素の開発" 日本造学船会論文集. 170号. 513-524 (1991)