2007 Fiscal Year Annual Research Report
繰り返し曲げを受ける防撓構造物の崩壊挙動解析法に関する研究
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19560801
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
正岡 孝治 Osaka Prefecture University, 工学研究科, 教授 (10244659)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北浦 堅一 大阪府立大学, 工学研究科, 講師 (00081399)
坪郷 尚 大阪府立大学, 工学研究科, 准教授 (80254431)
柴原 正和 大阪府立大学, 工学研究科, 助教 (20350754)
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| Keywords | 繰り返し曲げ / 防撓構造 / 崩壊挙動 / 有限要素法 / 座屈 / 溶接初期不整 / 固有歪 / 破断 |
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| Research Abstract |
船体は縦方向(前後方向)に長い構造体であり、水に浮く梁とみなすことができる。船体梁(Hull girder)には船体自身の自重、積荷による荷重、浮力、波による荷重がはたらく。船体梁にはたらく荷重が許容曲げモーメントを超えると船体は折れ曲がる(折損)。船が折損することは致命的な損傷である。この船体断面により船の縦強度が決まる。最近、国内・国外の多くの研究者らにより、船体縦曲げ強度の推定法が研究されている。この研究にはいくつかのアプローチがある。一つは船体の縦方向(長手方向)に寄与する部材を非線形ばねにモデル化して解析する方法でスミス法とよばれている。そのほかに、有限要素法のような緻密な解析方法もいくつか提案されている。実験によるアプローチは多くの手間をかける必要があるので、多くの実験結果はない。「繰り返し曲げを受ける防撓構造物の崩壊挙動解析法に関する研究」を行うにあたり、次の3つの項目に重点をおき研究をすすめた。
(1)繰り返し曲げの解析法の確立
実験により得られる結果を整理し、繰り返し曲げ、すなわち、荷重の負荷・徐荷によって生じる現象を整理した。繰り返し曲げによって生じる座屈、塑性化、破断等を解析できる非線形有限要素法の整備を行った。
(2)溶接初期不整を考慮した解析法の確立
溶接は金属を溶かして接合する方法であり、接合により溶接残留応力、溶接初期たわみが発生する。本研究では溶接によって生じる固有歪の考え方を有限要素法に適用し、構造体の崩壊挙動に大きく影響を及ぼす初期不整を合理的に導入する解析方法を確立した。
(3)繰り返し曲げ時の破断のメカニズムの解明
繰り返し曲げによって生じる破断のメカニズムを明確にした。圧縮部が圧縮・引張りを繰り返し早い段階で破断が生じることは実験で確認済みである。この破断の発生条件について検討を行うと共に、破断をも考慮した有限要素法プログラムの開発を行なった。
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