2011 Fiscal Year Annual Research Report
曲げ特性を容易に制御可能とする新しいフレキシブルパイプインパイプの研究開発
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21760662
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
佐藤 太裕 北海道大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (00344482)
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| Keywords | パイプインパイプ / 曲げ特性 / 海洋パイプライン / カーボンナノチューブ |
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| Research Abstract |
本研究は、内側と外側のパイプの間に中詰材として、それ単独では構造材としての機能を持ちえない、砂や粒状体など流動性を有する材料を挿入するという独自の発想のもと、既存のパイプインパイプ構造が持つ利点は保持しつつ、その流動性を逆に積極活用することで、
・優れた断面変形拘束性、応力伝達性能を発揮する
・要求される曲げ特性や座屈性能を密度、含水比等により制御しやすい
・経時的変化に対する曲げ応力度の緩和を実現可能とする
などの従来構造では実現し得ない、または実現困難な特長を持つ、世界で例を見ない全く新しいパイプインパイプ構造を提案、開発し、その設計技術を確立することを大きな目的としている。
最終年度である本年は、第2年度までに当初掲げた上述の研究目的を概ね達成されたため、それらの研究を通じ生じた発展的な問題の解決に取り組むことができた。具体的な成果を挙げると以下の通りである。
(1)曲線部を二重管とした場合、その構造挙動に対し有意な設計パラメータとして、管の曲率や二重にする領域など、多くの量が考えられる。これに対し多くのパラメータスタディを実施できるようにするため、比較的計算負荷の小さい簡便な方法で、かつ精度の高い解析手法が要求される。これらを鑑み、有限要素法をベースに未知変位をできるだけ減らした定式化を行うことで、上述の要求を満たす解析を可能とする計算方法の構築を行うとともに、その解析から二重管構造の優位性を実証した。
(2)解析的な観点から、二重管構造のコアと内外管それぞれの力学的役割を実証し、力学特性に影響を与えるパラメータの抽出を行った。
(3)多層の入れ子構造であるカーボンナノチューブとの構造力学的視点での相似性に着目した研究を推進し、両者の比較から力学特性(座屈、曲げ特性)の理論的検証を行った。
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