マルチグリッド法による高精度船体構造ズーミング手法の研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555337
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 鈴木 克幸 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助教授 (10235939)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大坪 英臣 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (20011132)
• Keywords: マルチグリッド法 / 重合メッシュ法 / ズーミング法 / グローバル要素 / 有限要素法 / 船体構造

Research Abstract

船体構造のような大規模な構造に対して有限要素解析を行う場合、全体構造を詳細形状まで表現したモデルで解析を行うことは非現実的であるため、一般的にグローバルな解析結果をもとに適当な境界条件を与えて詳細解析を行うズーミング解析と呼ばれる方法が用いられる。しかし、現実には、グローバルな挙動とローカルな挙動は互いに影響を及ぼしあうものであり、より正確な解析にはグローバルな解析とローカルな解析を連動させることが望ましい。そこで、本研究では、船体構造の解析におけるズーミング法の精度の改善のため、グローバルなメッシュとローカルなメッシュを重ね合わせ、グローバルな解析とローカルな解析を同時に行う重合メッシュ法を、2次元弾性問題、板曲げ問題に適用し、ズーミング法に比べ良い解が得られることを示した。また、グローバルな解析とローカルな解析を反復的に行うことによって重合メッシュ法を汎用有限要素コードを用いて行うことができることを示し、船体構造解析に適用した。船体構造解析の解析例は、21万トンのバルクキャリアーとし、汎用コードとしてMSC/NASTRANを使用した。本例題により、船体構造解析における重合メッシュ法の有効性が確かめられ、船体構造の設計者が通常用いている汎用コードを用いて、従来のズーミング解析法よりも精度の良い重合メッシュ法を容易に利用できることを示した。また、この手法を用いれば、たとえばローカルな解析に対しては塑性や座屈などを考慮した解析を行い、逐次崩壊挙動を追跡するなどの拡張も考えられる。

Research Products

• [Publications] 鈴木克幸、大坪英臣、白石卓士郎: "重合メッシュ法によるマルチスケール解析のスケール間反復アルゴリズム"第12回計算力学講演会論文集. 783-784 (1999)
• [Publications] 鈴木克幸: "マルチスケール解析の動向"日本造船学会誌. 843号. 49-55 (1999)
• [Publications] 鈴木克幸、大坪英臣、閔勝載、白石卓士郎: "重合メッシュ法による船体構造のマルチスケール解析"日本計算工学会論文集. Vol.1. 155-160 (1999)
• [Publications] 鈴木克幸、大坪英臣、白石卓士郎、閔勝載: "重合メッシュ法によるズーミング解析の高精度化"日本造船学会論文集. 第185号. 197-201 (1999)
• [Publications] 鈴木克幸、白石卓士郎、閔勝載、大坪英臣: "ズーミング法と重合メッシュ法の精度の比較"第48回理論応用力学講演会講演論文集. 379-380 (1999)
• [Publications] 白石卓士郎、鈴木克幸、閔勝載、大坪英臣: "重合メッシュ有限要素法によるシェル構造の解析"第48回理論応用力学講演会講演論文集. 381-382 (1999)