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完全自動化線状加熱システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 16H04605
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 船舶海洋工学
研究機関大阪府立大学

研究代表者

柴原 正和  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20350754)

研究分担者 伊藤 真介  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 客員研究員 (50535052)
生島 一樹  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80734003)
大沢 直樹  大阪大学, 工学研究科, 教授 (90252585)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2017年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2016年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
キーワード線状加熱 / 船体構造 / 有限要素法 / モンテカルロ法 / 人工知能 / 固有ひずみ法 / 熱弾塑性解析 / 自動化 / 変形 / 任意形状 / 理想化陽解法FEM / 船舶工学 / 溶接工学 / 計算工学 / 大規模解析 / FEM解析 / シミュレーション / 残留応力
研究成果の概要

本研究では線状加熱の自動化をめざし、固有ひずみ法を用いた線状加熱方案自動決定システムを開発した。モンテカルロ法による線状加熱方案自動作成システムを用いることで、基本形状である椀型、鞍型、ねじれ型について目的形状に良好に一致する形状が得られた。本システムにより作成された加熱方案を用いて熱弾塑性解析を実施した結果,目的形状と良好に一致することが分かった。実船の船首部にある大曲率を持った形状の作成を行った結果,目的形状の傾向を良好に再現する形状が得られた。また、AIによる線状加熱方案自動作成システムを用いることで、基本形状について目的形状に良好に一致する形状が得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

任意形状外板が完全自動で作成可能な線状加熱システムを開発することを目的として本研究を実施した。本システムの開発により、従来では、造船現場において熟練技能者のノウハウに基づき行われていた作業の自動化につながることから、今後、あらゆる産業分野で求められる完全自動化生産につながるものといえる。また、線状加熱による変形量が固有変形量という形でデータベースに蓄積され、それを基に、開発システムが、加熱位置や熱源出力を自動的に決定するため、造船分野における板曲げ技術伝承問題の解決に大きく前進する。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (15件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (16件)

  • [雑誌論文] Ultra-Large-Scale Nonlinear FE Analysis of Welding Mechanics2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuki IKUSHIMA, Masakazu SHIBAHARA
    • 雑誌名

      Proceedings of International Conference on Computational & Experimental Engineering and Science (ICCES’19)

      巻: 1

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Nonlinear Computational Welding Mechanics for Large Structures2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Ikushima and Masakazu Shibahara
    • 雑誌名

      ASME

      巻: 141(2)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical analysis of residual stress distribution on peening process2017

    • 著者名/発表者名
      Ikushima Kazuki、Shibahara Masakazu、Akita Koichi、Suzuki Hiroshi、Morooka Satoshi、Nishikawa Satoru、Furukawa Takashi
    • 雑誌名

      Welding in the World

      巻: 61 号: 3 ページ: 517-527

    • DOI

      10.1007/s40194-017-0430-4

    • NAID

      120006936283

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of Various Factors on Welding Distortion of Thin-plate Structures2017

    • 著者名/発表者名
      M. Shibahara, T. Harada, S. Maeda, K. Ikushima
    • 雑誌名

      溶接学会論文集

      巻: 35 号: 2 ページ: 146s-150s

    • DOI

      10.2207/qjjws.35.146s

    • NAID

      130006329360

    • ISSN
      0288-4771, 2434-8252
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical Optimization of Groove Shape and Welding Sequence on T-joint Multi Passes Welding and Validation by Welding Test2017

    • 著者名/発表者名
      Saito Toshiaki、Takakura Daisuke、Shibahara Masakazu、Kawahara Atsushi、Ikushima Kazuki
    • 雑誌名

      溶接学会論文集

      巻: 35 号: 2 ページ: 141s-145s

    • DOI

      10.2207/qjjws.35.141s

    • NAID

      130006329359

    • ISSN
      0288-4771, 2434-8252
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large deformation analysis of thin plate structure welding2017

    • 著者名/発表者名
      Shintaro MAEDA, Kazuki IKUSHIMA, Masakazu SHIBAHARA
    • 雑誌名

      Proceedings of International Conference on Computational & Experimental Engineering and Science (ICCES’17)

      巻: 1

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonlinear computational welding mechanics for large scale structures2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Ikushima, Yoshitaka Kawajiri, Masakazu Shibahara
    • 雑誌名

      Proceedings of International Conference on Computational & Experimental Engineering and Science (ICCES’17)

      巻: 1

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large Deformation Thermal Elastic-Plastic Analysis of Thin-plate structure2017

    • 著者名/発表者名
      Shintaro MAEDA, Kazuki IKUSHIMA and Masakazu SHIBAHARA
    • 雑誌名

      31st Asian-Pacific Technical Exchange and Advisory Meeting on Marine Structure (TEAM2017)

      巻: 1 ページ: 59-59

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Numerical study on weld buckling distortion in thin plate2017

    • 著者名/発表者名
      Shintaro MAEDA , Kazuki IKUSHIMA and Masakazu SHIBAHARA
    • 雑誌名

      International Seminar on Welding Science and Engineering 2017 (WSE2017)

      巻: 1 ページ: 482-483

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 理想化陽解法FEMを用いた溶接座屈変形解析2017

    • 著者名/発表者名
      前田新太郎、生島一樹、柴原正和
    • 雑誌名

      溶接構造シンポジウム2017

      巻: 1 ページ: 93-100

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 大規模溶接熱弾塑性解析手法の実機適用2017

    • 著者名/発表者名
      生島一樹、柴原正和、河原充、前田新太郎、桑原仁志、金武完明
    • 雑誌名

      溶接構造シンポジウム2017

      巻: 1 ページ: 101-108

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Analysis of Welding Deformation on Construction of Large Thin Plate Structure by Idealized Explicit FEM Using Multigrid Method2017

    • 著者名/発表者名
      K. Ikushima, T. Harada, M. Shibahara
    • 雑誌名

      Mathematical Modelling of Weld Phenomena

      巻: 11 ページ: 295-307

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] NONLINEAR COMPUTATIONAL WELDING MECHANICS FOR LARGE STRUCTURES2016

    • 著者名/発表者名
      K.Ikushima, M.Shibahara
    • 雑誌名

      Proceedings of the ASME 2016 35th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering (OMAE2016)

      巻: 1 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1115/omae2016-54313

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Study on influence of various factors on welding distortion of thin-plate structures2016

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Harada, Shintaro Maeda, Kazuki Ikushima, Masakazu Shibahara
    • 雑誌名

      Visual JW 2016

      巻: 1 ページ: 239-240

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Numerical Optimization of Welding Condition on T-joint Multi Passes Welding and Validation by a Welding Test2016

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Saito, Daisuke Takakura, Masakazu Shibahara, Atsushi Kawahara, Kazuki Ikushima
    • 雑誌名

      Visual JW 2016

      巻: 1 ページ: 229-230

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 強化学習を用いた線状加熱の自動化に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      前川真奈海、橋詰光、生島一樹、柴原正和
    • 学会等名
      溶接学会春季全国大会講演概要 Vol.104, 78-79
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] AIを用いた溶接力学問題の最適化2019

    • 著者名/発表者名
      橋詰光、前川真奈海、生島一樹、柴原正和
    • 学会等名
      溶接学会春季全国大会講演概要 Vol.104, 54-55
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 溶接高温割れの力学シミュレーション2019

    • 著者名/発表者名
      柴原正和、生島一樹、前田新太郎
    • 学会等名
      溶接学会春季全国大会講演概要 Vol.104, S19- S22
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 力学モデルによる多層溶接における溶接変形簡易予測式の提案2018

    • 著者名/発表者名
      臼杵龍太、生島一樹、柴原正和
    • 学会等名
      溶接学会春季全国大会講演概要 Vol.102, 130-131
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 溶接力学問題に対するAIの応用2018

    • 著者名/発表者名
      前川真奈海、生島一樹、柴原正和
    • 学会等名
      溶接学会春季全国大会講演概要 Vol.102, 128-129
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 線状加熱における加熱位置に関する検討2018

    • 著者名/発表者名
      山田祐介、前川真奈海、生島一樹、伊藤真介、柴原正和
    • 学会等名
      溶接学会秋季全国大会講演概要 Vol.103, 328-329
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 領域分割法による溶接力学解析の大規模化に関する検討2018

    • 著者名/発表者名
      生島一樹,柴原正和
    • 学会等名
      溶接学会秋季全国大会講演概要 Vol.103, 330-331
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 線状加熱における加熱位置決定方法に関する検討2018

    • 著者名/発表者名
      山田祐介、永里勇人、河原充、生島一樹、柴原正和
    • 学会等名
      第28回溶接力学シミュレーション研究会,WGWS28-3
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 溶接力学問題に対するニューラルネットワークの応用について2017

    • 著者名/発表者名
      前川真奈海、生島一樹、柴原正和
    • 学会等名
      平成29年度溶接学会秋季全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] フォーラム「溶接・接合の力学シミュレーション技術の基礎研究と実用化」大規模実用構造物の溶接変形・残留応力シミュレーション2017

    • 著者名/発表者名
      柴原正和, 生島一樹
    • 学会等名
      平成29年度溶接学会秋季全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 理想化陽解法FEMを用いた溶接座屈変形解析2017

    • 著者名/発表者名
      前田新太郎, 生島一樹, 柴原正和
    • 学会等名
      溶接構造シンポジウム2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 大規模溶接熱弾塑性解析手法の実機適用2017

    • 著者名/発表者名
      生島一樹、柴原正和、河原充、前田新太郎、桑原仁志、金武完明
    • 学会等名
      溶接構造シンポジウム2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 溶接順序が溶接変形に及ぼす影響2016

    • 著者名/発表者名
      松宮大樹, 貝ヶ石康平, 河原充, 生島一樹, 柴原正和, 藤永晃, 高橋毅
    • 学会等名
      溶接学会平成28年度秋季全国大会
    • 発表場所
      HOTEL 天坊(群馬県渋川市)
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 溶接時における薄板構造物の大変形解析2016

    • 著者名/発表者名
      前田新太郎、原田貴明、生島一樹、河原充、柴原正和
    • 学会等名
      溶接学会平成28年度秋季全国大会
    • 発表場所
      HOTEL 天坊(群馬県渋川市)
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 理想化陽解法FEMを用いた溶接変形解析の実機適用2016

    • 著者名/発表者名
      前田新太郎、原田貴明、生島一樹、河原充、柴原正和、桑原仁志、加藤大雄
    • 学会等名
      溶接学会平成28年度秋季全国大会
    • 発表場所
      HOTEL 天坊(群馬県渋川市)
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 理想化陽解法FEMに基づく溶接変形解析の実機適用2016

    • 著者名/発表者名
      原田貴明、生島一樹、河原充、南野寿造、桑原仁志、加藤大雄、金武完明、横道健、柴原正和
    • 学会等名
      溶接学会平成28年度春季全国大会
    • 発表場所
      ATC(大阪府大阪市)
    • 年月日
      2016-04-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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