船体構造の振動応答,減衰特性及び疲労強度に関する研究

1986 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 61302051
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 松浦 義一 阪大, 工学部, 教授 (00028945)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡村 与一郎 大阪府立大学, 工学部, 助教授 (80081397) ; 広渡 智雪 広島大学, 工学部, 教授 (10144875) ; 船木 俊彦 大阪大学, 工学部, 助教授 (90029174) ; 冨田 康光 大阪大学, 工学部, 助教授 (30029251) ; 八木 順吉 大阪大学, 工学部, 教授 (80028943)
• Keywords: 振動応答 / 減衰特性 / 局部振動体 / ランダム荷重 / 疲労亀裂 / 応力集中率 / 切欠き / 共振

Research Abstract

本研究は、船体構造部材の振動と疲労強度の関係を調べ、船体構造の損傷防止対策のための基礎資料を得ることを目的としたものである。船体の振動応答は、起振力の大きさと船体の減衰特性によって定まるが、まず、船体の局部振動が船体振動の減衰に及ぼす影響を調べるため、鋼製の梁に局部振動体として1自由度のばね・質量系を取付けて強制振動実験を行い、併せて理論的考察を行った。局部振動体の影響は、船体に対してはその連成効果によって船体の固有振動数を変える(はじき合い現象)ばかりではなく、局部振動体そのものの減衰が大きいほど船体の減衰も大きくなることが観察された。
疲労強度関係では、まずランダム荷重下での疲労亀裂発生と亀裂伝播に関し、疲労被害が極めて小さい限界応力値を調べるため、軟鋼製平板試験片の両振り疲労試験を行った結果、疲労亀裂発生寿命に対しては一定荷重下とランダム荷重下では疲労限は同じであるが、その値は応力集中率が大きくなるほど低下することがわかった。
なお、任意の切欠き形状及び寸法を持つ鋼板試験片についての引張疲労試験を行い、中間サイクル域における疲労亀裂発生強度と応力集中率及び応力勾配との関係を求めた。さらに、切欠き底での動的歪を計測して最大剪断歪幅と疲労亀裂発生寿命との関係を求め、この関係が切欠き形状及び寸法に無関係に両対数目盛上で一つの直線で表わされることがわかった。また、実際に船尾構造に損傷が発生したRO-RO船を対象とし、船尾局部構造の振動特性と疲労強度の検討を行い、アフトピークタンク内の肋骨取合い部に発生した亀裂は、プロペラサーフェースフォースの翼振動数成分の起振力により、アフトピークタンクに共振が生じたためであることが明らかとなった。