2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Fatigue Assessment Method for Welded Joints subject to Intermittently Hull Vibration Superimposed Wave Loadings
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16H02432
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
大沢 直樹 大阪大学, 工学研究科, 教授 (90252585)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯島 一博 大阪大学, 工学研究科, 教授 (50302758)
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) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ホイッピング / 溶接継手 / 疲労強度 / 非線形流力弾性解析 / 動電型疲労試験装置 / レインフロー法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）平成28年度に開発した，荒天避航を考慮した海象発現順序シミュレーション手法により生成された短期海象列に対して，波浪中でホイッピングおよびスプリンギングを生じる6500TEUコンテナ船の非線形流力弾性解析を実施する解析システムを構築した．開発システムで計算した応力波形から，スラミング衝撃の発生間隔・衝撃応力範囲・弾性振動応力と波浪変動応力の比を計算するデータ処理システムを開発した．
（２）平成28年度に開発した動電型フルデジタル制御PBV疲労試験装置の，起振波形と歪波形の線形性が失われるとの問題点が，制御信号に光ファイバ歪センサ出力または加振装置ロードセル出力を使用することで解決できることを示した．この知見に基づき試験装置を改造し，前項で選択した代表応力波形による溶接継手の定常・間欠ホイッピング重畳疲労試験の実施を可能にした．
（３）（１）で開発した非線形流力弾性モンテカルロシミュレーション・応力波形データ処理システムを使用して，過渡船体弾性振動の大きさ・発現頻度の統計モデルを開発した．さらに，その結果から溶接継手の疲労試験で負荷すべき代表応力波形を選択した．
（４）（２）で改造した動電型フルデジタル制御PBV疲労試験装置を使用した定振幅疲労試験および定常重畳疲労試験を実施した．研究計画調書では，平成29年度に油圧疲労試験機による検証実験も予定していたが，実験棟の耐震改修で平成29年度中の疲労試験機の運転が不可能になったので，油圧疲労試験は平成30年度に延期した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成29年度の目標として，ａ）非線形流力弾性モンテカルロシミュレーションによる船体弾性振動発現確率モデルの構築；ｂ）動電式板曲げ振動疲労試験装置の応力波形制御能力の改善；ｃ）非線形流力弾性モンテカルロシミュレーション結果に基づく代表応力波形の選択；ｄ）選択した代表波形によるホイッピング重畳疲労試験の実施，を設定した．
ａ）については，目標を概ね達成した．すなわち短期海象と運航条件からスラミング発生の統計的性質を決定する手法が開発できた．
ｂ）については，目標を達成した．すなわち光ファイバ歪制御およびロードセル出力制御により，非線形流力弾性解析で計算されるホイッピング重畳応力波形による疲労試験を安定して実施できるようになった．
ｃ）については，ホイッピング重畳波形については，疲労試験で負荷する代表波形を決定できた．しかし，非重畳期間の荷重条件については検討が未了であり，決定には至らなかった．
ｄ）については，ｃ）で決定した代表応力波形による定常ホイッピング重畳疲労試験を，動電式板曲げ振動疲労試験装置により実施できたが，非重畳期間の荷重条件が決定できなかったので間欠重畳疲労試験は実施できなかった．また，実験棟の耐震改修で平成29年度中の疲労試験機の運転が不可能になったので，油圧試験装置による疲労試験は実施できなかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）平成29年度に開始した定常ホイッピング重畳疲労試験を続行して疲労試験データを蓄積する．疲労試験結果を従来型試験装置の結果と比較して，本研究で開発した動電型試験装置の有効性を確認する．
（２）解析対象船の設計寿命に相当する長期応力時刻歴シミュレーションを実施し，ホイッピング重畳海象の発生頻度と，重畳時・非重畳時の疲労被害度比率の統計的性質を調べる．その結果より，非重畳時の代表応力波形を決定する．
（３）代表ホイッピング重畳波形と代表非重畳波形を交互に負荷する間欠ホイッピング重畳疲労試験を実施する．
（４）ホイッピング重畳応力波形を受ける船体溶接継手の疲労強度評価におけるレインフロー法の有効性を検証し，定振幅応力を受ける場合との疲労被害度の相違が生じる原因を考察する．
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