| 研究課題/領域番号 |
20H02375
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分24020:船舶海洋工学関連
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| 研究機関 | 大阪公立大学 (2022)
大阪府立大学 (2020-2021) |
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研究代表者 |
生島 一樹 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (80734003)
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| 研究分担者 |
辰巳 晃 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (60736487)
藤 公博 九州大学, 工学研究院, 助教 (80790716)
小森山 祐輔 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (90805110)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2021年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2020年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
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| キーワード | 船体構造 / 溶接力学解析 / 溶接変形 / 残留応力 / 座屈崩壊 / 最終強度 / 画像計測 / 最終強度解析 / 信頼性解析 / 大規模解析 / 構造崩壊挙動 / 船体建造工程 / 船体最終強度 / 不確実性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、溶接変形や残留応力が船体最終強度に及ぼす影響を明らかにするために、まず、船体ブロック建造工程の溶接力学解析が可能な超大規模高速解析手法を独自の理想化陽解法FEMを基に構築し、さらに、最終強度解析の高速化についても検討する。そして、溶接力学解析と最終強度解析を統合した解析手法を開発する。さらに、信頼性解析手法を導入することで建造・強度・信頼性の一貫解析を実現し、溶接や材料強度の不確実性の影響を損傷確率の観点から明らかにすることを目的とする。本研究の成果は、溶接や材料強度の最終強度に対する不確実性を明確化し、バラツキを考慮した新しい船体構造設計規則につながる。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、理想化陽解法FEMに対して領域分割やシェルソリッド混合解法を導入し、大規模構造物の溶接力学解析システムを構築した。本手法を使用して、2億自由度規模の溶接力学解析を実施した。溶接力学解析と最終強度解析を統合した解析システムの開発し、溶接変形や残留応力が最終強度に及ぼす影響についての試解析を実施した結果、これらの影響により最終強度が変化することが確認した。また、最終強度試験を実施し、画像計測により試験中の変形挙動の計測を行った。解析結果と計測結果を比較し、最終強度が良好に一致することを確認した。
以上を通して、本研究の目的であった建造工程が構造強度の及ぼす影響についての検討を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では理想化陽解法FEMに基づく溶接力学解析手法に対して領域分割を導入することで、従来手法では難しい2億自由度の熱弾塑性解析を達成した。これにより、超大構造物の建造時の変形の評価につながる可能性がある。また、溶接力学解析と最終強度解析の統合はこれまでになされておらず、これを実施した本研究は今後同分野の基礎となる可能性がある。加えて、本研究では最終強度試験中の変形の画像計測を実施した。これにより、従来計測が難しかった構造崩壊中の変形が分布かつ時系列で計測可能となった。
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