2015 Fiscal Year Annual Research Report
人工凍結を利用した「高靱性」パイプインパイプの実用化開発
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25420473
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
蟹江 俊仁 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10332470)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 太裕 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00344482)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 複合構造 / 弾塑性挙動評価 / 凍結・融解 / ファイバーモデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、室内実験と解析モデルの構築に分けて実施された。モデルパイプを用いた室内実験については、これまでに使われてきたパイプ曲げ実験装置に改良を加え、二重管を用いた大きな曲げ曲率問題に対応できるようにした。また、非線形領域に入ってからのモーメント・曲率関係が適切に求められるよう、高性能カメラによる画像分析技術を取り入れることとし、「弾性域から塑性域までの連続的な計測」が可能となった。一方、解析モデル構築については、これまでに蓄積された解析コードに改良を加え、ファイバーモデルの導入による解析を行った。また、中詰め材料の影響については、ウインクラー・バネの導入や、実験結果に基づく応力・ひずみ関係式により評価を行い、実験結果との良い整合性を確認した。さらに、実際の製造方法や接続・接合方法についても、解析モデルに基づく数値解析的な検討を実施した。本研究より得られた重要な知見をまとめると以下の通りとなる。
(a) 曲げモーメント作用下における弾塑性変形挙動の評価：高性能カメラにより撮影された画像の分析に基づく挙動評価により、従前はわからなかったパイプの大局的な変形挙動が、弾性領域から塑性領域に至るまで連続的かつ一貫して計測することが可能となった。これにより、曲げモーメントが一定となる載荷点間の曲げ曲率分布が、変形の増大に伴って変化する様子が正確に観察されることとなり、中詰め材料の役割やその効果が明確になった。
(b) 解析モデルの構築：数値解析モデルにファイバー要素を取り入れるとともに、中詰め材料の特性に応じた力学的評価モデル（ウインクらースプリング、あるいは実験に基づく応力・ひずみ関係など）を導入することにより、パイプインパイプの曲げ挙動を数値解析的に評価することに成功した。
(c) 実用化への対応：さらに、これらの実験結果および解析モデルを用いて実用化への対応を検討した。
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