| 研究課題/領域番号 |
23K20251
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| 補助金の研究課題番号 |
20H02101 (2020-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2020-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
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| 研究機関 | 鳥取大学 |
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研究代表者 |
谷口 朋代 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (90346370)
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| 研究分担者 |
畑山 健 総務省消防庁消防大学校(消防研究センター), その他部局等, その他 (00358798)
吉田 祐一 総務省消防庁消防大学校(消防研究センター), その他部局等, 研究員(移行) (70868661)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2024年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2023年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
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| キーワード | バルジングーロッキング相互作用 / 底板の浮上り高さと範囲 / 浮上り開始抵抗に寄与するタンク内容液 / ロッキング-バルジング相互作用 / ロッキングの復元機構 / 内容液の回転慣性力 / 底板浮上り開始に寄与する内容液 / ロッキング応答の時刻歴応答解析法 / 簡易底板浮上り算定式 / バネ－質点－剛体連成モデル / 浮上り開始に寄与する内容液 / ロッキング復元機構 / 角加速度 / 平底円筒貯槽のロッキングの復元機構 / 底板浮上り / 簡易応答解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
原油やLNG等を貯蔵するアンカーの無い平底円筒貯槽（以下、タンク）は、水平地震動による転倒モーメントに伴うタンク側板の引張力により、タンク底板が三日月状に浮上るため、側板－底板溶接部近傍（以下、隅角部）が損傷して、貯液が流出する危険性がある。そこで、1) タンク底板の浮上り高さや範囲の簡易計算法、2) 隅角部の応力計算法、を構築する。簡易計算法による浮上り量は、陽解法に基づくFEM解析の数値解、小型模型タンクを用いた加振実験結果と比較して、その算定精度を検証する。また、隅角部の応力計算結果は、対応する動液圧、静液圧や自重を載荷した静的FEM解析の結果と比較して、その算定精度を検証する。
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| 研究実績の概要 |
昨年度、研究代表者らが提案しているバネ－質点－剛体連成モデルからなる力学モデルを用いるタンクのロッキング応答の時刻歴応答解析法（以下、当該解析法）を構築した。そこで今年度は、当該解析法の結果と、FEM動的解析の結果や鋼製小型タンク模型を用いた振動実験の結果とを比較して、当該解析法の解析精度の向上に必要な項目を抽出し改良に取組んだ。
１）鋼製小型タンク模型（直径：1.25m、容量：2kL、内容物：水）の加振実験を行い、底板浮上り開始加速度、底板の浮上り量（加振軸上の隅角部の鉛直変位）や側板下部のひずみの時刻歴応答を計測した。実験は、内容液のアスペクト比（＝液高/内径）が、0（＝内容液無し）、0.6、0.9、1.2の4ケースに対して、最大振幅200gal～1150galの調和地動加速度または実地震動で加振した。
現在、提案手法の精度検証用のデータとして利用できるように実験結果を整理しているところである。また、これまで利用してきた動的FEAのモデリングが妥当かどうかを検証するために、いくつかの実験ケースについて、計測波を用いた動的FEAの計算も実施しているところである。
更に、内容液のアスペクト比によって底板の浮上り開始に必要な加速度が異なることが振動実験で確認できた。このことは、本研究が動力学的に予想していた底板浮上り開始に寄与する内容液の存在が実験的に裏付けられたことを示しており、その数理的な定量化手法の導出に取組んでいるところである。
２）2024年能登半島地震による石油タンクの被害について、とくに平底円筒貯槽の底板浮上りの発生状況に関する調査を行った（調査対象エリア：石川県、富山県）。調査内容については現在取りまとめ中である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初、加振実験の実施を予定していた企業が所有する振動台が故障したため、別の企業が所有する振動台を借用して加振実験を実施した。そのため、加振実験の実施が年度末となってしまい、提案手法の精度検証用のデータとして整理しきれておらず、また提案手法との比較も進んでいないため。
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| 今後の研究の推進方策 |
１）令和6年度に実施した振動台実験のデータ整理及び結果の評価
２）底板浮上り開始に寄与する内容液の定量化手法の導出
３）本研究で開発したタンクのロッキング応答の時刻歴応答解析法（以下、当該解析法）と、Beamモデル、または既往の隅角部の応力算定法とを組み合わせれば、「隅角部の安全性照査法」として成立し得ることを確認する。
４）既発表の底板浮上り量の簡易評価手法（D’Amicoら（2017））の高精度化について検討し、３）で用いる当該解析法を簡易評価手法で置換した場合でも、「隅角部の安全性照査法」として成立し得ることを確認する。
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