船体構造の最適設計に関する研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05650945
• Research Institution: HIROSHIMA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 信川 寿 広島大学, 工学部, 教授 (60034344)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北村 充 広島大学, 工学部, 助教授 (40195293)
• Keywords: 船体構造 / 最適設計 / 乗数法 / 離散変数 / 有限要素解析

Research Abstract

二重殻船体構造を有する油槽船を対象として,二重底部・ビルジ部の板構造部を取り出して有限要素法により応力評価を行なった.この有限要素解析結果を制約条件とした局部構造の最適設計を行った.有限要素法による解析は弾性に限定し,各要素の相当応力に許容範囲を与えることにより制約条件を課した.また,感度解析手法を導入するとこにより,最適設計過程における再解析の計算効率を大幅に向上させることができた.最適設計のための数値解析手法として乗数法を採用したため,SUMT法におけるような初期値制約を取り除くことができた.
実際の設計において,板厚は連続変数として扱うことができないため,離散変数を考慮した最適設計に関する検討を行なった.これは,最適設計過程を2段階に分割することにより実現した.第1段階においては,板厚を連続変数として最適設計を行った.この結果を第2段階の初期条件として用い,更に板厚を第1段階の解近傍の離散数値に固定した.この2段階最適化手法の導入により,離散変数を簡便に取り扱うことができた.
上記手法の導入により大規模な船体構造の最適設計の効率化が計れた.いくつもの例題を解析した結果より,本研究により得られた最適設計案は,重量ならびコスト(材料費+溶接費)を減少させていることが分かった.

Research Products

• [Publications] 信川 寿,北村 充,周 国強,近藤公男: "Structural Optimization of Tanker with Double Hull System Based on Plastic Design" 日本造船学会論文集. 173. 269-276 (1993)
• [Publications] 信川 寿,北村 充,周 国強,近藤公男: "Cost Minimization of Duble Hull Tanker Structures Based on Plastic Design" 日本造船学会論文集. 174. 491-499 (1993)
• [Publications] 北村 充,信川 寿,周 国強,近藤公男: "A Study on the Optimum Design for Midship Segment of Double Hull Tanker" 西部造船会会報. 88. 145-156 (1994)
• [Publications] 信川 寿,北村 充,周 国強: "Application of Multiplier Method to Ship Structure Optimization" 日本造船学会論文集. 176. 291-299 (1994)