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船舶ブロック組立時における高精度変形予測システムの開発とその応用

Research Project

Project/Area Number 11J10855
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Naval and maritime engineering
Research InstitutionOsaka Prefecture University
Research Fellow 生島 一樹  大阪府立大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
Project Period (FY) 2011 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords理想化陽解法FEM / 熱弾塑性解析 / GPU並列化 / マルチグリッド法 / 溶接変形予測 / 残留応力予測 / 固有ひずみ / 溶接変形計測 / 画像照合法 / GPU / 溶接残留応力予測 / 画像照合性
Research Abstract

本研究の目的は、船体大型ブロック溶接組立時における溶接変形予測システムを開発することである。このシステムの開発により、任意の形状・溶接法および溶接条件の溶接継手を含む、船体ブロック溶接組立時におけるブロック全体に亘る変形が事前に予測できるようになる。この手法は、ブロック建造工程における数百ある船体ブロックすべてを溶接組立し、それらの集合・接合体としての船体が完成するに至る全過程において発生する変形を、溶接工程順に従って予測することができる手法である。このシステムの開発が達成されると、これまで不可能であった、建造時におけるブロック構造全体としての変形を予測することができるようになる。そのため、ここで得られる知見を設計に活用することにより、変形を考慮した設計指針を得ることができるため、構造全体としての変形量を低減する事ができると考えられる。このことにより、建造ドックにおいてブロックを搭載する際の作業ロスを低減することができるため、作業コストの低減のみならず、建造期間の短縮にも繋げることができると考えられ、建造現場に対する波及効果は大きいと考えられる。
平成25年度は、上記の目標の内、溶接変形解析手法の一層の高度化を達成するために、これまでに本研究課題において開発されたGPU並列化を導入した理想化陽解法FEMに対して、マルチグリッド法の導入等を行うことで船体構造をはじめとする大規模薄板構造物の溶接変形解析の一層の効率化を図った。また、開発手法を船体ブロックの溶接組立を模擬したモデルの溶接変形の解析に対して適用し、実用可能な計算時間で大規模構造物の溶接変形を解析できることを確認した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

平成25年度は、本研究において開発を遂行している理想化陽解法FEMを用いた溶接変形、残留応力予測手法に対してマルチグリッド法を導入し、その拡張を行うことで、船体ブロックの溶接組立工程における変形予測を解析可能な手法を構築した。更に、構築した解析手法を船体ブロックの溶接組立工程を模擬したモデルの溶接変形予測に対して適用し、実用可能な計算時間で解析可能であることを確認できたことから、平成25年度は当初の計画より研究を進めることができたと考えている。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report

Research Products

(19 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article Presentation

  • [Journal Article] Numerical Analysis of Welding Deformation for Large-Scale Structure2013

    • Author(s)
      K. Ikushima, S. Itoh, M. Shibahara
    • Journal Title

      溶接学会論文集

      Volume: Vol.31, No.4 Pages: 138-142

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Heat Conduction Analysis of Welding Using Idealized Explicit FEM2013

    • Author(s)
      K. Ikushima, S. Itoh, M. Shibahara
    • Journal Title

      溶接学会論文集

      Volume: Vol.31, No.4 Pages: 153-157

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Time-History Measurement of Welding Deformation Using Digital Image Correlation Technique2013

    • Author(s)
      M. Shibahara, K. Ikushima, S. Itoh, T. Fukasawa
    • Journal Title

      International Journal of Offshore and Polar Engineering

      Volume: Vol.23, No.2 Pages: 152-159

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of Parallelized Idealized Explicit FEM Using GPU2013

    • Author(s)
      生島一樹, 伊藤真介, 柴原正和
    • Journal Title

      QUARTERLY JOURNAL OF THE JAPAN WELDING SOCIETY

      Volume: Vol.31, No.1 Issue: 1 Pages: 23-32

    • DOI

      10.2207/qjjws.31.23

    • NAID

      130004445726

    • ISSN
      0288-4771
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of in situ measurement system for welding deformation using digital cameras2012

    • Author(s)
      M. Shibahara, K. Ikushima, S. Itoh
    • Journal Title

      Science and Technology of Welding & Joining

      Volume: Vol.17, No.6 Pages: 511-517

    • DOI

      10.1179/1362171812y.0000000027

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Development of high-speed analytical method for welding mechanicsusing Idealized Explicit FEM accelerated by a GPU2013

    • Author(s)
      K. Ikushima, A. Kawahara, M. Shibahara
    • Organizer
      Proceedings of the 1st International Symposium on Joining and Welding
    • Place of Presentation
      Osaka, Japan
    • Year and Date
      2013-11-07
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Large-scale Analysis of Welding Residual Stress Problem by Idealized Explicit FEM Using Iterative Substructure Method2013

    • Author(s)
      K. Ikushima, M. Shibahara
    • Organizer
      5th International Conference on Welding Science and Engineering
    • Place of Presentation
      Weihai, China
    • Year and Date
      2013-10-12
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Idealized Explicit FEM Using GPU Parallelization and Its Application to Large-scale Analysis of Residual Stress of Multi-pass Welded Pipe Joint2013

    • Author(s)
      K. Ikushima, S. Itoh, M. Shibahara
    • Organizer
      The 66th Annual Assembly of the International Institute of Welding
    • Place of Presentation
      Essen, Germany
    • Year and Date
      2013-09-14
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Analytical Method for Welding Mechanics Using Idealized Explicit FEM2013

    • Author(s)
      K. Ikushima, T. Shigemasa, A. Kawahara, M. Shibahara
    • Organizer
      The 27th Asia-Pacific Technical Exchange and Advisory Meeting on Maritime Structures
    • Place of Presentation
      Keelung, Taiwan
    • Year and Date
      2013-09-11
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Numerical Analysis of Welding Deformation for Large-Scale Structure2012

    • Author(s)
      K. Ikushima, S. Itoh, M. Shibahara
    • Organizer
      Visual-JW 2012
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2012-11-29
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 理想化陽解法FEMを用いたスポット溶接の3次元連成シミュレーション手法の開発2012

    • Author(s)
      生島一樹, 伊藤真介, 柴原正和, 村川英一
    • Organizer
      溶接学会秋季全国大会
    • Place of Presentation
      奈良
    • Year and Date
      2012-09-26
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Ultra Large Scale Computation for Transient Welding Deformation and Stress Using Idealized Explicit FEM Accelerated by GPU2012

    • Author(s)
      K. Ikushima, S. Itoh, M. Shibahara
    • Organizer
      ASME 2012 Pressure Vessels & Piping Conference
    • Place of Presentation
      カナダ, トロント
    • Year and Date
      2012-07-16
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Large-scale Computation for Welding Mechanics Using Idealized Explicit FEM Accelerated by GPU2012

    • Author(s)
      K. Ikushima, S. Itoh, M. Shibahara
    • Organizer
      The 21th International Offshore and Polar Engineering Conference
    • Place of Presentation
      ギリシャ、ロードス島
    • Year and Date
      2012-06-21
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 画像処理を用いた溶接変形の計測2012

    • Author(s)
      生島一樹, 伊藤真介, 柴原正和
    • Organizer
      溶接学会春季全国大会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2012-04-11
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Ultra Large Scale FE Computation Using Idealized Explicit FEM2011

    • Author(s)
      生島一樹, 伊藤真介, 柴原正和
    • Organizer
      International Seminar on Welding Science and Engineering (WSE2011) & CCWS Seminar 2011
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2011-11-18
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Ultra Large Scale Welding Simulation2011

    • Author(s)
      生島一樹, 伊藤真介, 柴原正和
    • Organizer
      International Symposium on Disaster Simulation & Structure Safety in the Next Generation
    • Place of Presentation
      マウイ島
    • Year and Date
      2011-09-18
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 固有ひずみを利用した理想化陽解法FEMによる残留応力・変形解析の高速化2011

    • Author(s)
      生島一樹, 伊藤真介, 柴原正和
    • Organizer
      日本船舶海洋工学会秋季全国大会
    • Place of Presentation
      伊勢
    • Year and Date
      2011-09-09
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Analytical Method for Welding Mechanics Using Idealized Explicit FEM2011

    • Author(s)
      生島一樹, 伊藤真介, 柴原正和
    • Organizer
      ISOPE2011
    • Place of Presentation
      マウイ島
    • Year and Date
      2011-06-27
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 理想化陽解法FEMによる溶接構造物の大規模接合・組立シミュレーション2011

    • Author(s)
      生島一樹, 伊藤真介, 柴原正和
    • Organizer
      溶接学会春季全国大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2011-04-22
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-12-11   Modified: 2016-04-25  

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