大型浮体構造物のマルチスケール解析手法の研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450405
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 大坪 英臣 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (20011132)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 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) ; 白山 晋 東京大学, 人工物工学研究センター, 助教授 (10322067)
• Keywords: マルチスケール解析 / 重合メッシュ法 / 大規模解析 / ズーミング

Research Abstract

近年,海上空港の実現に向けて超大型浮体構造物に関する研究が盛んになされ,メガフロートをはじめとする各種の実証実験も行われている.このような超大型浮体物の構造に対して,実証実験による強度評価は困難で,計算による手法に頼らざるを得ない.大規模構造物に対し,波浪荷重による全体の挙動を解析しながら詳細部分の応力状態を調べるためには,異なるスケールのモデルを連成させるマルチスケール解析が必要である.
そこで本研究では,グローバル・ローカル解析を連成させた重合メッシュ法を用いた解析手法による,ズーミング解析の高精度化を行った.重合メッシュ解析は異なるメッシュを重ね合わせることにより,グローバル解析とローカル解析を同時に行い,従来のズーミング解析に比べはるかに高精度の解析を行う解析方法である.さらに,2つのモデルの境界での一致などを考える必要がないためモデリングの手間も削減できる方法である.この手法を大規模浮体構造物に適用するため,異なる形状モデル(シェル・ソリッドモデル),異なる解析条件(線形・非線形解析)を用いた混合解析に対する定式化及び実装を行った.さらに,この重合メッシュ法を発展させ,リメッシュを行うことなく亀裂進展解析が行える解析方法の定式化及びプログラムへの実装を行った.
本研究により,重合メッシュ解析を用いれば従来のズーミング法にくらべ格段によい精度でグローバル・ローカル解析が行えることが示された.また,異なる形状モデル(シェル要素とソリッド要素)を用いたマルチスケール解析,ローカルモデルにのみ非線形解析を行い、グローバルなモデルについては線形解析のみを行うような,異なる解析条件のマルチスケール解析など,従来のマルチスケール解析にくらべより高精度に船体などの大規模な解析を非常に合理的に行うことができる.

Research Products

• [Publications] 中住昭吾, 鈴木克幸, 大坪英臣, 藤井大地: "重合メッシュ法による穴あき板の解析に関する一考察"日本計算工学論文集. 第3巻. 145-150 (2001)
• [Publications] 中住昭吾, 鈴木克幸, 大坪英臣, 藤井大地: "重合メッシュ法によるシェル・ソリッド混合解析"日本造船学会論文集. 第189号. 219-224 (2001)
• [Publications] 中住昭吾, 鈴木克幸, 大坪英臣, 藤井大地: "重合メッシュ法を用いた板曲げ問題の解析に関する一考察"日本土木学会応用力学論文集. 第4巻. 79-84 (2001)
• [Publications] 中住昭吾, 鈴木克幸, 大坪英臣, 藤井大地: "重合メッシュ法によるシェル・ソリッド混合解析(第二報)"日本造船学会論文集. 第190巻. 655-662 (2001)
• [Publications] 中住昭吾, 鈴木克幸, 大坪英臣, 藤井大地: "重合メッシュ法を用いた弾性・弾塑性混合解析"日本機械学会論文集. A編,第68巻第668号. 603-610 (2002)
• [Publications] 鈴木克幸, 大坪英臣, 中住昭吾, 榛村太亮: "重合メッシュにおけるグローバル・ローカル反復解析"日本造船学会論文集. 第192巻. 691-696 (2002)