| 研究課題/領域番号 |
21K04505
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所 |
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研究代表者 |
竹澤 正仁 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 (50782489)
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| 研究分担者 |
松尾 宏平 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 (00399528)
藤本 修平 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 (80586686)
森下 瑞生 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 (00897770)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
中途終了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 船舶 / 冷間曲げ / B-spline曲面 / 曲面幾何 / 曲率線 / FEM / 曲面 / 造船 / プレス / 冷間加工 / 微分幾何 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
造船における船体曲がり外板の成形プロセスは、プレス機で大まかな曲がりをつけた後、ガス加熱により形状を調整することで、目的の3次元形状を得る流れが一般的である。一方、近年では小型ローラープレス機のみで複雑な3次元形状を成形できる装置が開発され、諸外国では普及が進みつつある。しかしながら当該機を活用するための施工方案を導出する汎用的な手法はいまだ確立されておらず、多くの場合、具体的な施工手順は作業者に一任しているという実情がある。本研究では、当該機による曲面変形の幾何学的特性を解明することで、小型ローラープレス機のみを用いた複雑な船体曲面外板の成形法の確立を目的とする。
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| 研究実績の概要 |
1)小型ローラプレス機を用いて複雑な非可展面形状を成形することを対象に、微分幾何学に基づく冷間曲げ加工法の理論構築に取り組んだ。具体的には、曲率線に沿ったローリング加工を行いながら、目標形状を効率的に成形するための基礎的な理論を考案した。本手法を用いることで、条押しプレス機と線状加熱とを組み合わせた従来の加工法よりも、より短時間で品質の良い加工の実現が期待される。
2)R3年度までに確立した基礎理論を元に、小型ローラプレス機に適した具体的な施工方案を出力するプロトタイプシステムを開発した。システムは、汎用3DCADソフトウェアであるRhinocerosのプラグインソフトウェアGrasshopperを用いて開発することで、ユーザーにとって直感的な操作を可能とするシステムとして取り纏めた。また開発したシステムは、既存の曲率線展開システムと併用することも考慮し、シームレスな連携を可能とする仕様とした。
3)様々な外板形状の入力データを用いて、本研究で開発した手法の妥当性の検証に取り組んだ。具体的には、幾何学的観点における曲面形状の分析や、FEMを用いた変形メカニズムの解析、また外板形状の変形結果を予測する逆解析等を実施した。また、それらの検証結果を用いて、開発システムのパラメータに反映させることで、可能な限り入力データの状態に依存せずに安定的に結果を出力するようなパラメータを導出した。
4)将来的な社会実装を見据えて、工場内での開発システムの運用方法、ならびに導入に向けた課題点について整理した。
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