2018 Fiscal Year Annual Research Report
Structural analysis of ship hull using ultra large-scale welding mechanics analysis and collapse analysis
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16K18324
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
生島 一樹 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80734003)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 非線形有限要素解析 / 大規模解析 / 座屈崩壊挙動 / 溶接変形 / 残留応力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
船体をはじめとする大型の薄板鋼構造物においては、外力が作用した際に幾何学的非線形性に起因する座屈などの大変形現象が発生する可能性があり、想定を超える荷重が作用した際には構造物の最終強度を上回り、構造物が崩壊することも想定される。そのため、事前に構造物の最終強度を高精度に予測する必要があり、こうした現象を予測するためには、幾何学的な非線形性と材料学的な非線形性を同時に考慮し、解析を実施する必要がある。特に船体構造などの溶接を用いて製作される構造物においては、溶接時の変形や残留応力の最終強度への影響についても検討する必要があると考えられる。
本研究ではこうした課題について検討するために、本年度においては、船体ブロック構造物を模擬した解析モデルを構築し、これに対して縦曲げならびにねじり荷重が作用した際の最終強度の予測を実施した。また、本解析において溶接時の変形や残留応力の影響について検討するために、前年度までに構築した理想化陽解法FEMに基づく大規模非線形解析システムを採用し、ソリッド要素を用いて解析モデルを構築した。以上のように、本解析では、船体ブロック規模の大規模な構造物をソリッド要素を用いて解析することから、代数マルチグリッド法と画像処理装置(GPU)による並列化を解析手法に対して導入した。
解析の結果、得られた荷重-変位曲線は実験結果とよく一致し、本解析システムを用いることで、ソリッド要素を用いた場合においても大規模鋼構造物の座屈崩壊時の挙動を解析できることを示した。また、大型鋼構造物製作時の溶接が強度に及ぼす影響についても検討できることを示した。
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