船体構造シミュレーションに基づく計算機援用工作精度管理法

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07305044
• Research Category: Grant-in-Aid for Co-operative Research (A)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 上田 幸雄 大阪大学, 溶接工学研究所, 教授 (30029037)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 正岡 孝治 大阪府立大学, 工学部, 助手 (10244659) ; 冨田 康光 大阪大学, 工学部, 教授 (30029251) ; 中長 啓治 大阪大学, 溶接工学研究所, 助手 (10112070) ; 村川 英一 大阪大学, 溶接工学研究所, 助教授 (60166270)
• Keywords: 工作精度 / シミュレーション / 有限要素法 / 切断 / 曲げ加工 / 溶接 / 計算機援用 / 船体構造

Research Abstract

造船所では、建造コスト低減のための様々な努力が行なわれているが、生産性向上のための対策としては、作業の機械化、自動化が挙げられる。しかし、機械化、自動化で効果的な生産性向上を達成するためには、切断、小組立、大組立ブロックの搭載の各段階で工作精度が十分に確保されており、作業員による手直しを行わなくても次の工程に移行して行けるという体制が整っていなければならない。従来も、工作精度の管理が行なわれていたが、データーの解釈が理論的ではなく経験をベースにした定性的なものであったり、精度管理が個々の建造段階に留まっており、全体を統一的に管理するという視点に欠けていた。
一方、計算機の発達に伴ってFEM等の理論解析法も非常な発展を遂げた。建造に関しては、ガスやプラズマ切断、線状加熱による板曲げ、各種溶接等の複雑な現象を詳細に解析するためのFEMが開発されている。上述のように、計算機シミュレーションは、工作誤差の要因を考える上での理論的基盤を提供するものであり、本研究では、計算機シミュレーションを一つの柱に、一方、計算機のネットワークが備える統一的かつ柔軟な情報管理能力を今一つの柱とした計算機支援工作精度管理システム構築を目指し、これを実現するための基礎研究を行う。
本年度は、建造工程を、切断、板曲げ、溶接に分類し、それぞれの工程を対象に、計算機を用いてシミュレーションを行うための解析理論および解析プログラムを開発した。すなわち、
(平成7年度)
1.資料収集:船舶の工作精度に関する資料・文献を調査した。
2.熱切断:熱切断の機器別に、切断時の熱伝導状態を調査し、切断誤差を推定するための基礎理論を構築した。
3.機械曲げ加工:ローラによる曲げ加工による伸ばしに関する計算法を開発した。
4.線状加熱曲げ加工:線状加熱による曲げ加工の理論解析法を開発した。
5.溶接(1):片面自動溶接による板継ぎの解析法を確定し、溶接変形の効率のよい計算法を提案した。
6.溶接(2):補強材の接合などの隅肉溶接による変形解析法を開発した。

Research Products

• [Publications] 上田幸雄: "三次元熱弾塑性解析プログラムの開発と圧縮機の溶接組立への応用" 溶接学会論文集. 13. 628-634 (1995)
• [Publications] 中長啓治: "海洋構造物の溶接部の局部溶接変形量に関する研究" 溶接構造シンポジューム'95、講演論文集(溶接学会). 231-238 (1995)
• [Publications] 上田幸雄: "板継溶接終端部における変形に及ぼす諸条件の影響に関するFEM解析" 溶接構造シンポジューム'95、講演論文集(溶接学会). 247-252 (1995)
• [Publications] 村川英一: "軟鋼薄板の少容量エアプラズマアーク切断における残留応力および面内曲げ変形のFEM解析" 溶接構造シンポジューム'95、講演論文集(溶接学会). 259-264 (1995)