ズーミング法による船体構造解析の精度向上に関する研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650947
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 北村 充 広島大学, 工学部, 助教授 (40195293)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 真二 広島大学, 工学部, 助手 (80284173) ; 信川 寿 広島大学, 工学部, 教授 (60034344)
• Keywords: 有限要素解析 / ズーミング解析 / 船体構造解析 / SPR法 / 応力 / 解析精度 / 平面応力要素 / 板曲げ要素

Research Abstract

船舶に代表される大型構造物の数値解析は有限要素法により行われているが,解の精度は分割メッシュの細かさに依存する.しかし,大規模な分割メッシュを用いた有限要素解析は大量な計算時間を必要とするため,実際的ではない.このような問題点を解決するために,ズーミング手法が利用されている.
ズーミング解析には,ズーミング境界に境界力を与える方法と変位を与えるがあるが,処理の容易さから,境界変位を与える方法が一般的に用いられる.本研究では,境界力を与えることによるズーミング解析の精度向上を検討した.ここで,最も重要なことは,ズーミング境界に与える境界力の算出である.有限要素解析において,要素内部の応力値は精度よく求めることができるが,要素境界における応力値の精度は低い.この問題を解決するために,SPR法を用いることを検討した.
第一年度(今年度)は,平面応力要素と板曲げ要素を中心として,SPR法を利用したズーミング解析の検討を行った.SPR法の精度は応力評価点の位置と数,近似関数に大きく依存することを調査・検討し,四角形双一次要素を用いた有限要素解析においては,2X2のガウス積分点を応力評価点とし,完全二次多項式をSPR法の近似関数として選択することにより,高い精度を有するズーミング解析を行う事ができる事が判明した.SPR法による境界力を与えたズーミング解析と変位拘束を与えたズーミング解析結果の比較より,SPR法が有効であることが示された.