環境に優しい薄板構造物の溶接変形予測および歪取り方案創成

2012 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24656532
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 村川 英一 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (60166270)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 芹澤 久 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (20294134) ; 柴原 正和 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20350754)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 溶接組立変形 / 薄板構造 / 座屈変形 / 理想化構造要素 / 有限要素法 / ロッキング / 固有変形 / 画像計測

Research Abstract

平成２４年度は、船などの大型薄板溶接構造物の溶接組立工程で生じる変形を座屈変形も含めて短時間に予測することを目的に、縦横のスティフナーに囲まれたパネルが１要素で表現できる理想化構造要素を開発した。この要素は、形式的には溶接による局部収縮が表現できる４節点アイソパラメトリック・シェル要素であるが、高次モードの座屈変形が表現できるように、面外変形成分を三角関数展開した内部変数を含む要素である。なお、面外変形成分のみについてのみ高次項を考慮しているため、座屈変形に対してロッキング現象が生じるので、これを回避するために、座屈の駆動力となる非線形ひずみ成分に関しては、要素内平均を用いて剛性評価を行った。この理想化構造要素のアスペクト比を変化させながら一軸圧縮、二軸圧縮および剪断荷重を与えてその座屈荷重および座屈後の挙動の妥当性を検証した。さらに16.4m×16.4mの大型デッキパネルの溶接組立の問題を通常の４節点シェル要素（47360要素）と理想化構造要素（810）を用いて解析し後者の場合には計算時間が1/50～1/20に短縮できた。また、溶接固有変形のデータベースに関しては、上記の大型デッキパネルを対象に構築を行った。溶接変形の計測については、CCDカメラの画像データを用いた手法の開発を行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

理想化構造要素と界面要素を組合せた溶接組立変形予測プログラムの開発は平成２５年度に実施予定であったが、前倒しで平成２４年度に一部実施した。なお、固有変形データベース構築については、対象を大型パネル構造に限定して実施した。

Strategy for Future Research Activity

理想化構造要素の開発は、当初の計画通り進んでいるが、より高精度な要素の開発にも力を割きたい。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

該当なし