2015 Fiscal Year Annual Research Report
多軸応力影響と繰り返し載荷影響を考慮した船体桁の縦曲げ最終強度評価に関する研究
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15H02328
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
藤久保 昌彦 大阪大学, 工学研究科, 教授 (30156848)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柳原 大輔 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 寄附講座准教授 (10294539)
田中 智行 広島大学, 工学研究院, 助教 (20452609)
山本 元道 広島大学, 工学研究院, 准教授 (30274111)
田中 義照 国立研究開発法人 海上技術安全研究所, その他部局等, 研究員 (40373419)
飯島 一博 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (50302758)
辰巳 晃 大阪大学, 工学研究科, 助教 (60736487)
堤 成一郎 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (70344702)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 船体構造 / 座屈強度 / 最終強度 / 防撓パネル / 繰り返し荷重 / 繰り返し硬化 / コンテナ船 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
船体の二重底に内外荷重差が存在すると、二重底に曲げ変形が生じて船底パネルに二軸応力場が発生し、縦曲げ最終強度に影響を与える。また繰り返し荷重下では、船底の高応力部に座屈変形が累積して、縦曲げ最終強度の低下や亀裂の発生につながる危険がある。
本年度は、二軸圧縮を受ける連続防撓パネルの座屈・塑性崩壊挙動を、単位防撓パネルを取り出して周期境界条件で解析し、最終強度相関関係を明らかにした。次に、コンテナ船の３ホールドモデルに船底局部荷重と縦曲げモーメントが作用する場合の逐次崩壊挙動を解析し、３次元構造体内の単位パネルの崩壊挙動と、部分的に取り出した場合の崩壊挙動の差異を明らかにした。これは、次に述べる拡張スミス法における防撓パネル強度モデルの構築に必須の結果である。
次に、純曲げを受ける船体桁の実用的な縦曲げ逐次崩壊解析法であるスミス法を、船底局部荷重の影響を考慮できるよう拡張するための基本コンセプトを開発し、有効性を確認した。具体的には、二重底を縦強度部材と横強度部材からなる平面格子にモデル化し、縦強度部材には従来のスミス法の考え方を導入する。いくつかの構造寸法について解析し、FEM解析の結果と良好に一致することを確認した。より多種の構造寸法・様式については、次年度以降に検討する。
繰り返し荷重下の連続防撓パネルの座屈・塑性崩壊挙動の解明の基礎研究として、繰り返し一軸荷重を受ける薄鋼板の座屈試験を行った。その結果、繰り返し荷重下では、単調圧縮時の最終強度より小さな荷重振幅で塑性変形が累積し、最終強度が低下する現象を確認した。次年度は、この現象の数値解析による再現に必要な材料の繰り返し硬化特性を同定する。さらに、繰り返し二軸圧縮荷重下の防撓パネルの座屈崩壊試験のための試験装置を設計・製作する。
そのほか、流力弾性解析コードの整備など、予定した年度成果を達成した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は、船底局部荷重による二軸圧縮荷重下の船底防撓パネルの最終強度および最終強度後挙動の解明、繰り返し荷重下の座屈変形累積挙動、およびこれらを考慮した船体桁の実用的な縦曲げ最終強度解析法の開発を目的とする。いずれの項目も、当初予定通り進捗している。平成28年度からは、繰り返し二軸圧縮荷重下の防撓パネルの座屈崩壊試験を行うが、その試験装置の設計および海上技術安全研究所の試験装置の手配、準備も予定通り進捗している。大阪大学接合科学研究所での材料試験、および同工学研究科での水槽試験の準備も同様である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は、４機関８名の研究者が、分担・協力して実施している。個々の研究テーマは順調に進捗している。今後は、防撓パネルの座屈崩壊試験、縦曲げ最終強度解析法の開発とも、より複合的な研究内容となるので、連携を強化しつつ研究を進めていく。
なお構造解析に使用するソフトウエアライセンスの更新が来年度にずれ込んだため、今年度執行予定であった一部予算が未使用となり、この分は来年度に同じ目的に充てる。
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