実働荷重をシミュレ-トするランダム疲労試験システムの構築に関する研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02555091
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 冨田 康光 大阪大学, 工学部, 教授 (30029251)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川嵜 哲郎 三菱重工業(株), 長崎研究所, 研究主務 ; 橋本 聖史 大阪大学, 工学部, 助手 (50183554) ; 藤本 由紀夫 広島大学, 工学部, 助教授 (60136140) ; 船木 俊彦 大阪大学, 工学部, 教授 (90029174)
• Keywords: 船舶の疲労設計 / 長期分布 / ワイブル分布 / 標準荷重モデル / 標準実働荷重疲労試験法 / 疲労き裂伝播 / 多数切欠き付試験片

Research Abstract

船舶の疲労設計に関し、その作用外力を明らかにするため、まず多数の実船の実航海状態を調査し、それを統計解析した。その結果、船体に働く波浪荷重の長期分布形はワイブル分布で近似でき、その分布形を表わすパラメ-タは想定海象の波高分布形と密接な関係にあることを明らかにした。また、同一機関、同一海域を航行した船舶でもそれぞれの海象はかなり異なることを示し、上記パラメ-タのバラツキの範囲を求めた。次にこれらの資料から船舶の実航海状態は、平穏な海域を航行している状態とさまざまな荒れた海域を航行している状態とに統計的に独立に遭遇することを明らかにした。そしてこれを基に実航海状態で作用している荷重をシミュレ-トする標準の荷重モデルを求め、疲労設計に供する船体構造部材の疲労強度を得るための標準実働荷重疲労試験法を提案した。
この試験法により軟鋼材を用い疲労き裂伝播試験を行い、疲労き裂は荒れた海域の航行時に大きく進展し、しかもその程度は荒れた海域への遭遇順序にも短期的にみれば大きく依存することが明らかになった。
更に、変動荷重試験システムでは荷重シミュレ-ション技術及び疲労試験技術と共に試験が長期化するため、なんらかの省力化の工夫が必要となるとの観点から、一本の試験片で多数のデ-タを収集し、かつ疲労寿命の統計解析が行えるようにするため、多数切欠き付試験片の開発をし、疲労試験を行ってその性質を確認すると共に、解析手法の検討も行った。