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計算力学的手法による高温環境下における管フランジのシール性能評価に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17560120
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 設計工学・機械機能要素・トライボロジー
研究機関神戸大学

研究代表者

福岡 俊道  神戸大学, 海事科学研究部, 教授 (00116279)

研究分担者 高木 知弘  京都工業繊維大学, 工芸科学部, 准教授 (50294260)
研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,740千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 240千円)
2007年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2006年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2005年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
キーワード管フランジ / ボルト / 有限要素法 / ガスケット / 熱負荷 / 非線形 / 軸力変化
研究概要

(1)接触熱抵抗を考慮した三次元温度場解析手法の確立 接触熱抵抗の評価式を汎用の熱・構造解析コードに組み込むことにより,計算効率の高い三次元解析を実現できる環境を構築した.
(2)ボルト締結部周辺の熱流れと軸力変化のメカニズムの解明 上記の手法を用いて,ボルト締結部まわりの熱流れのパターンとそれに伴うボルト軸力の変化量を体系的に明らかした.
(3)熱負荷を受ける管フランジの温度場と応力場の解析 実際の管フランジを忠実にモデル化して温度場と応力場を解析し,管フランジの熱変形により引き起こされる締め付けボルトの軸力変化を求めた.
(4)高温環境におけるガスケットの圧縮特性評価用試験機の製作 ガスケット面圧30MPa,周囲温度300℃まで実験可能な高温圧縮試験機を作成し,シートガスケットを対象として,常温から150℃までの圧縮特性を求めた.
(5)高温環境におけるガスケット材料特性がシール性能に及ぼす感度の検討 (4)で得られたデータを用いて,高温におけるガスケットの剛性変化が管フランジの締め付け特性に及ぼす影響を評価した.
(6)高温環境における管フランジの締め付け指針の検討 シートガスケットを使用した管フランジの高温環境における締め付け指針を作成することを目的として,管フランジの熱及び力学特性を数値解析により評価できる基盤を確立した.

報告書

(4件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2008 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (39件) (うち査読あり 16件) 学会発表 (10件)

  • [雑誌論文] Proposition of Helical Thread Modeling with Accurate Geometry and Finite Element Analysis2008

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuoka and M. Nomura
    • 雑誌名

      Trans. ASME, Journal of Pressure Vessel Technology 130・1

    • NAID

      110004997327

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ボルト締結体まわりの熱流れと軸力変化の解析2008

    • 著者名/発表者名
      福岡俊道, 野村昌孝, 篠圭一
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(A編) 74・739

      ページ: 399-405

    • NAID

      110006643464

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proposition of Helical Thread Modeling with Accurate Geometry and Finite Element Analysis2008

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuoka, M. Nomura
    • 雑誌名

      Trans. ASME, Journal of Pressure Vessel Technology No. 011204

      ページ: 130-1

    • NAID

      110004997327

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Analysis of Heat Flow around Bolted Joints and Variations of Axial Bolt Force2008

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuoka, M. Nomura, K. Shino
    • 雑誌名

      Trans. JSME (A) 74-739

      ページ: 399-405

    • NAID

      110006643464

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Test Equipment for Measuring Compression Characteristics of Sheet Gaskets at Elevated Temperature2007

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuoka, M. Nomura, Y. Hata and T. Nishikawa
    • 雑誌名

      Design and Analysis of Bolted Joints PVP2007(CD-ROM)

    • NAID

      10024595796

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of Heat Flow around Bolted Joints and Variations of Axial Bolt Force2007

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuoka, M. Nomura and K. Shino
    • 雑誌名

      Design and Analysis of Bolted Joints PVP2007(CD-ROM)

    • NAID

      110006643464

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ボルト締結体の振動特性評価と接触面剛性を考慮した有限要素解析2007

    • 著者名/発表者名
      福岡 俊道, 野村 昌孝, 菅野伸国
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(C編) 73・734

      ページ: 2820-2827

    • NAID

      110006426193

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Test Equipment for Measuring Compression Characteristics of Sheet Gaskets at Elevated Temperature2007

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuoka, M. Nomura, Y. Hata, T. Nishikawa
    • 雑誌名

      Design and Analysis of Bolted Joints ASME PVP2007

    • NAID

      10024595796

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Analysis of Heat Flow around Bolted Joints and Variations of Axial Bolt Force2007

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuoka, M. Nomura, K. Shino
    • 雑誌名

      Design and Analysis of Bolted Joints ASME PVP2007

    • NAID

      110006643464

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Experimental Investigation and Finite element Analysis of the Free Vibration Problem of Bolted Joint by Taking Account of Interface Stiffness2007

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuoka, M. Nomura, N. Sugano
    • 雑誌名

      Trans. JSME (C) 73-734

      ページ: 2820-2827

    • NAID

      130000105128

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] ボルト締結体の振動特性評価と接触面剛性を考慮した有限要素解析2007

    • 著者名/発表者名
      福岡 俊道, 野村 昌孝, 菅野 伸国
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(C編) 73・734

      ページ: 2820-2827

    • NAID

      110006426193

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ねじ谷底の丸みを考慮したねじ断面積の理論式2006

    • 著者名/発表者名
      福岡 俊道, 野村 昌孝
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(C編) 72・714

      ページ: 644-648

    • NAID

      110004659199

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 弾性回転角法の締付け過程の評価と締付け手順の提案2006

    • 著者名/発表者名
      福岡 俊道
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(C編) 72・716

      ページ: 1370-1377

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 熱負荷を受ける管フランジの締め付け特性の評価2006

    • 著者名/発表者名
      福岡俊道, 陳景滸
    • 雑誌名

      日本マリンエンジニアリング学会誌 41・3

      ページ: 462-468

    • NAID

      10017625896

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要 2006 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proposition of Helical Thread Modeling with Accurate Geometry and Finite Element Analysis2006

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuoka, M. Nomura and Y. Morimoto
    • 雑誌名

      Design and Analysis of Bolted Joints PVP2006(CD-ROM)

    • NAID

      110004997327

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurement of Bolt Clamping Forces by Electromagnetic Vibration Method without Disassembling Bolted Joints2006

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuoka and N. Sugano
    • 雑誌名

      Design and Analysis of Bolted Joints PVP2006(CD-ROM)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ねじ山らせん形状の高精度なモデリングと有限要素解析2006

    • 著者名/発表者名
      福岡俊道, 野村昌孝, 森本雄哉
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(A編) 72・723

      ページ: 1639-1645

    • NAID

      110004997327

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要 2006 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analytical Expression of True Cross Sectional Area of Screw Thread wit the Effects of Root Radius Taken into Consideration2006

    • 著者名/発表者名
      Fukuoka, T. Nomura, M
    • 雑誌名

      Trans. JSME (C) 72-714

      ページ: 644-648

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Evaluation of the Tightening Process of Elastic Angle Control Method and Proposal of a Practical Tightening Operation2006

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuoka
    • 雑誌名

      Trans. JSME (C) 72-716

      ページ: 1370-1377

    • NAID

      110004718622

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Variations of Bolt Clamping Forces of Pipe Flange Connection subjected to Thermal Loads2006

    • 著者名/発表者名
      Fukuoka, T. Jinghu, C
    • 雑誌名

      Journal of JIME 41-3

      ページ: 462-468

    • NAID

      10017625896

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Proposition of Helical Thrcad Modeling with Accurate Geometry and Finite Element Analysis2006

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuoka, M. Nomura, Y. Morimoto
    • 雑誌名

      Design and Analysis of Bolted Joints ASME PVP2006 (CD-ROM)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Measurement of Bolt Clamping Forces by Electromagnetic Vibration Method without Disassembling Bolted Joints2006

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuoka, N. Sugano
    • 雑誌名

      Design and Analysis of Bolted Joints ASME PVP2006 (CD-ROM)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Proposition of Helical Thread Modeling with Accurate Geometry and Finite Element Analysis2006

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuoka, M. Nomura, Y. Morimoto
    • 雑誌名

      Trans. JSME (A) 72-723

      ページ: 1639-1645

    • NAID

      110004997327

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 弾性回転角法の締付け過程の評価と締付け手順の提案2006

    • 著者名/発表者名
      福岡俊道
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(C編) 72・716

      ページ: 1370-1377

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Proposition of Helical Thread Modeling with Accurate Geometry and Finite Element Analysis2006

    • 著者名/発表者名
      T.Fukuoka, M.Nomura, Y.Morimoto
    • 雑誌名

      Design and Analysis of Bolted Joints PVP2006(CD-ROM)

    • NAID

      110004997327

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Measurement of Bolt Clamping Forces by Electromagnetic Vibration Method without Disassembling Bolted Joints2006

    • 著者名/発表者名
      T.Fukuoka, N.Sugano
    • 雑誌名

      Design and Analysis of Bolted Joints PVP2006(CD-ROM)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] ねじ谷底の丸みを考慮したねじ断面積の理論式2006

    • 著者名/発表者名
      福岡俊道
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(C編) 72・714(掲載予定)

    • NAID

      110004659199

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] ボルトヒータによるボルト締め付けの基礎的な解析2005

    • 著者名/発表者名
      福岡 俊道
    • 雑誌名

      日本マリンエンジニアリング学会誌 40・4

      ページ: 111-117

    • NAID

      130001775781

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simplified Analysis of the Tightening Process of Bolted Joint with a Bolt Heater2005

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuoka and T. Takaki
    • 雑誌名

      Design and Analysis of Bolted Joints PVP2005(CD-ROM)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental Investigation and Finite Element Analysis of the Free Vibration Problem of Bolted Joint2005

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuoka
    • 雑誌名

      Design and Analysis of Bolted Joints PVP2005(CD-ROM)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Finite Element Analysis of the Thermal and Mechanical Behaviors of a Bolted Joint2005

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuoka
    • 雑誌名

      Trans. ASME, Journal of Pressure Vessel Technology 127・4

      ページ: 402-407

    • NAID

      110002370035

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Basic Analysis of Bolted Joint Tightening Process Using Bolt Heater2005

    • 著者名/発表者名
      Fukuoka, T
    • 雑誌名

      Journal of JIME 40-4

      ページ: 111-117

    • NAID

      130001775781

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Simplified Analysis of the Tightening Process of Bolted Joint with a Bolt Heater2005

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuoka, T. Takaki
    • 雑誌名

      Design and Analysis of Bolted Joints ASME PVP2005 (CD-ROM)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Experimental Investigation and Finite Element Analysis of the Free Vibration Problem of Bolted Joint2005

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuoka
    • 雑誌名

      Design and Analysis of Bolted Joints ASME PVP2005 (CD-ROM)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Finite Element Analysis of the Thermal and Mechanical Behaviors of a Bolted Joint2005

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuoka
    • 雑誌名

      Trans. ASME, Journal of Pressure Vessel Technology 127-4

      ページ: 402-407

    • NAID

      110002370035

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] ボルトヒータによるボルト締め付けの基礎的な解析2005

    • 著者名/発表者名
      福岡俊道
    • 雑誌名

      日本マリンエンジニアリング学会誌 40・4

      ページ: 111-117

    • NAID

      130001775781

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Simplified Analysis of the Tightening Process of Bolted Joint with a Bolt Heater2005

    • 著者名/発表者名
      T.Fukuoka, T.Takaki
    • 雑誌名

      Design and Analysis of Bolted Joints PVP2005(CD-ROM)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Experimental Investigation and Finite Element Analysis of the Free Vibration Problem of Bolted Joint2005

    • 著者名/発表者名
      T.Fukuoka
    • 雑誌名

      Design and Analysis of Bolted Joints PVP2005(CD-ROM)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Finite Element Analysis of the Thermal and Mechanical Behaviors of a Bolted Joint2005

    • 著者名/発表者名
      T.Fukuoka
    • 雑誌名

      Trans.ASME, Journal of Pressure Vessel Technology PVP2005

      ページ: 402-407

    • NAID

      110002370035

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [学会発表] LNG船用超高圧給水ポンプの熱挙動と強度評価2008

    • 著者名/発表者名
      畑嘉彦, 福岡俊道, 野村昌孝, 平尾多布, 武田健志
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第83期定時総会講演会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2008-03-15
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Evaluation of the Thermal and Mechanical Behaviors of Ultra High Pressure Feed Pumps for LNG Careers2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Hata, T. Fukuoka, M. Nomura, K. Hirao, T. Takeda
    • 学会等名
      JSME Kansai 83th Conference
    • 発表場所
      Osaka University
    • 年月日
      2008-03-15
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 高温環境下におけるシートガスケット圧縮試験装置の開発2007

    • 著者名/発表者名
      福岡俊道, 野村昌孝, 朝比奈稔, 西川隆
    • 学会等名
      日本機械学会山梨講演会
    • 発表場所
      山梨大学
    • 年月日
      2007-10-20
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Development of Test Equipment for Measuring Compression Characteristics of Sheet Gaskets at Elevated Temperature2007

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuoka, M. Nomura, Y. Hata, M. Asahina, T. Nishikawa
    • 学会等名
      JSNE Yamanashi Conference
    • 発表場所
      Yamanashi University
    • 年月日
      2007-10-20
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] ボルト締結体まわりの熱流れと軸力変化の解析2006

    • 著者名/発表者名
      福岡俊道, 野村昌孝, 篠圭一
    • 学会等名
      日本機械学会2006年度年次大会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2006-09-21
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Analysis of Heat Flow around Bolted Joints and Variations of Axial Bolt Force2006

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuoka, M. Nomura, K. Shino
    • 学会等名
      JSME 2006 Annual Conference
    • 発表場所
      Kumamoto University
    • 年月日
      2006-09-02
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 電磁加振法による締結部非分解によるボルト軸力測定法2006

    • 著者名/発表者名
      福岡俊道, 菅野伸国
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第81期定時総会講演会
    • 発表場所
      同志社大学
    • 年月日
      2006-03-17
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Measurement of Bolt Clamping Forces by Electromagnetic Vibration Method without Disassembling Bolted joints2006

    • 著者名/発表者名
      N. Sugano, T. Fukuoka
    • 学会等名
      JSME Kansai 81th Conference
    • 発表場所
      Doshisha University
    • 年月日
      2006-03-17
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 高温環境下における管フランジ締め付け特性の評価2005

    • 著者名/発表者名
      福岡俊道, 陳景滸
    • 学会等名
      第73回マリンエンジニアリング学術講演会
    • 発表場所
      東京海洋大学
    • 年月日
      2005-05-17
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Variations of Clamping Force of Pipe Flange Connection under Elevated Temperature2005

    • 著者名/発表者名
      Fukuoka, T., Jinghu, C
    • 学会等名
      JIME 73th Conference
    • 発表場所
      Tokyo University of Marine Science and Technology
    • 年月日
      2005-05-17
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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