2008 Fiscal Year Annual Research Report
船体タンク壁構造の振動予測法の確立と防振設計法に関する研究
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18360420
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
安澤 幸隆 Kyushu University, 大学院・工学研究院, 准教授 (10191123)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉川 孝男 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (50380572)
前田 正宏 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教 (70173713)
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| Keywords | タンク構造 / 接水振動 / 仮想質量法 / FEM / 加振実験 / 呼吸モード / 実験モーダル解析 / Rayleigh-Ritz法 |
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| Research Abstract |
船体機関室周辺のタンク構造を模擬した防とうタンク構造に対して、強制加振実験によってモーダルパラメータを求め、接水による仮想質量影響を考慮したFEM解析によって求められる解と比較を行うことにより、数値解析によって、固有振動数および振動モードが精度よく推定できるかどうかを検証することを目的として研究を行った。
このFEMを設計製作し、その試験体を上下方向に強制加振して周波数応答を計測し、実験モーダル解析を適用して、モーダルパラメータ(振動モードおよび固有振動数)を求め、実験結果と汎用FEM解析ソフトによる解析結果との比較を行い、たわみ形状の生成におけるメカニズムを解明し、防振設計の観点からどのような起振力あるいは強制変位によってこのモードが共振し励起されるのか検討を行った。
正弦波掃引試験およびスポット加振試験によって、呼吸モードの固有振動数および振動モードを精度良く求め、仮想質量法を用いたFEM解析によってそれが精度良く再現できることを、初めて明らかにした。その研究の過程で以下のことが明らかになった。
1.呼吸モードの固有振動数を求めるためには正弦波掃引試験で良いが、精度よく呼吸モードのたわみ形状を求めるためには、さらにスポット加振法を実施する必要がある。
2.構造応答において重要な弾性モードを実験から求めるために、複数の剛体変位成分の位相差をも考慮して剛体変位成分を分離して弾性成分抽出する方法を導出し適用した。
3.水位変化による呼吸モードの振動数変化を調べ、水位により底部のモードにより準呼吸モードが、現れることが明らかになった。
また、これまでの研究より得られた知見から、流体速度分布モデルを作成して防とう材のないタンク構造について呼吸モードの固有振動数を簡易に求めるツールを開発し、防とうタンク構造の呼吸モード推定ツール開発への足がかりを得ることができた。
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