2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Numerical Simulation for Managed Ice Loads acting on Offshore Structures
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17K14890
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
長谷川 賢太 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (20772130)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 極地工学 / 海氷 / 小氷盤群 / 氷荷重 / 氷板破壊 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
北極圏において豊富な石油・天然ガス資源の存在が明らかとなり、国内外で関心が高くなっている。しかしながら、北極海域では海氷や氷山による脅威から発見された油ガス田の開発はあまり進んでいない。掘削等に用いられる浮体式構造物はその位置を保持する必要があるため、氷海域での開発には、その周囲で砕氷船が海氷を細かく砕く作業を行うことが一般的に考えられている。しかし、それよって生成された小氷盤群中の構造物に作用する氷荷重の推定技術は十分に確立されていない。本研究では数値シミュレーションによる氷荷重推定手法開発を目的とし、多数の小氷盤による相互作用および氷盤破壊に関して注目している。
本年度は、昨年度に作成した氷荷重シミュレーションプログラムに氷盤の破壊影響を取り入れた。小さな剛体要素同士を完全拘束し、1枚の氷盤として扱っている。氷盤の破壊は圧縮とせん断および曲げ破壊を考え、拘束部に作用する力が氷盤強度から換算した閾値を超えた時に拘束を解くことで表現した。そして、過去に所属機関で実施した氷海水槽試験を再現したシミュレーションを行い、氷荷重や氷盤の挙動および破壊の様子について比較した。氷海水槽試験にて氷盤の破壊が発生した氷況において、破壊影響を考慮せず計算を行った場合に数倍のピーク荷重を示したのに対し、当該手法により実験結果と同程度の妥当なピーク荷重が得られた。また、構造物まわりの氷盤挙動や堆積も数値シミュレーション上で再現できており、破壊の様子も曲げ破壊が卓越するという氷海水槽試験と同じ傾向を示した。現状ではシンプルな氷盤形状に限定されているため、今後任意の形状へ拡張することで更なる発展が期待できる。
本研究成果の一部を国際シンポジウムにて発表し、来年度にも国際学会にて発表予定である。
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