信頼性工学を導入した船体構造設計法の研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01302034
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 大坪 英臣 東京大学, 工学部, 教授 (20011132)
• 研究分担者: 岡田 博雄 大阪府立大学, 工学部, 教授 (90081398) ; 藤野 正隆 東京大学, 工学部, 教授 (10010787) ; 室津 義定 大阪府立大学, 工学部, 教授 (50081386) ; 郷田 國夫 筑波大学, 構造工学系, 教授 (40134209) ; 永元 隆一 東海大学, 海洋学部, 教授
• キーワード: 大型高速船 / 疲労強度解析法 / 大変形解析 / 信頼性解析 / 波浪変動圧 / 構造信頼性評価 / 座屈許容設計法 / 非弾性衝撃応答解析

研究概要

○大型高速船の平水中ならびに正規規則波中の船体運動シミュレ-ション計算を行った。その結果、非線形性ストリップ法と非定常理論を組み合わせた方法により高速船の縦運動シミュレ-ション計算が可能になった。 ○疲労強度解析法の素案をまとめるため安全性指標の検討を進めた。履歴が明らかな損傷例の調査を行った結果2〜3の事例が判明、デ-タの収集を行い解析に着手した。 ○有限要素法を用いた大変形解析における応力増分の算定法を開発した。回転前の状態に変換した構成式を基に、有限な増分量に対し高精度で応力増分を求めることができた。 ○最終強度解析に基づく立体骨組信頼解析法を確立し、半没水型双胴船の信頼性設計へ応用した。また、多峰性限界状態関数に対する新しい信頼性解析法を確立し、構造および複合材料の最適設計へ応用した。 ○船舶の進路や船速などを変更することにより、船体が波浪より受ける荷重ないしは波浪変動圧の大きさを効果的に減少させることができることを示した。大波浪中での非線形波浪荷重を船体設計に考慮しうる計算法を示した。 ○船体外板パネルおよび横隔壁について、平面骨組モデルによる構造信頼性評価と感度解析による設計パラメ-タの信頼性への影響度の検討を行った。また骨組構造信頼性評価法の精密化についての考察を行った。 ○座屈許容設計法を適用すると、構造部材の座屈後の余剰耐力の減少が問題となる。異常海象に遭遇した場合に構造部材が示す耐荷力を明らかにする目的で、板を対象として繰り返し負荷の非線形解析を行った。 ○前年度に開発した船体薄肉構造の有限要素解析プログラムにより、箱型はりの非弾性衝撃応答解析を実施するとともに、船体構造における荷重・応答間の力学的相互作用の確立的・統計的評価法について考察した。

研究成果

• [文献書誌] 大坪 英臣,久保田 晃弘: "水中翼付き大型高速船の縦運動と縦強度" 日本造船学会論文集. 168.
• [文献書誌] 永元 隆一,的場 正明: "アルミニュウム合金溶接継手の疲労強度に及ぼす余盛形状の影響" 日本造船学会論文集. 168.
• [文献書誌] 渡部 修: "有限変形における客観性保持の構成式と数値アルゴリズム" 日本機会学会論文集. 56巻524号. 893-902 (1990)
• [文献書誌] 郷田 國夫: "防撓材の大変形時の強度" 日本造船学会論文集.
• [文献書誌] 室津 義定 他5名: "半没水型双胴船の構造信頼性評価" 日本造船学会論文集. 167. 205-213 (1990)
• [文献書誌] 室津 義定,邵: "信頼性に基づくトラス構造の最適形態に関する考察" 日本機会学会論文集(A編). 527. 1695-1702 (1990)
• [文献書誌] Murothu,Shao: "Oputimum shape design of truss structures based on reliability" Stractural Optimization.2. 65-76 (1990)
• [文献書誌] Miki,Murothu,Tanaka: "Oputimum fiber angle of unidirectional composites for load with variations." Proc.31stAIAA/ASME/ASLE/AHS/ASC Structures,Structural Dynamics and Material Conf.1333-1339 (1990)
• [文献書誌] Murothu,et.al.: "Importance sampling method for reliability assesment of structures with multiーmodel limit state." Proc.ISUMA,The First International Symposium on Uncertainly Modeling and Analysis.49-54 (1990)
• [文献書誌] Miki,Murothu,et.al.: "Reliability of unidirectional fibrous composites." AIAA Journal. 28. 1980-1986 (1990)
• [文献書誌] Y.Murothu,H.Okada,et.al.: "Reliability Assessment Techniques Applid to the Design of Marine Structures." Proccdings,OMAE '91.
• [文献書誌] 岡田 博雄,室津 義定,山本 浩志: "最終強度解析に基づく立体骨組構造の信頼性評価の精密化" 第10回設計における信頼性シンポジウム. 34-39 (1990)
• [文献書誌] 矢尾 哲也,P.I.Nikolv: "Buckling Plastic Collapse under Cyclic Loading" 日本造船学会論文集. 168.
• [文献書誌] 矢尾 哲也,P.I.Nikolv: "Stiffness of Plates after Buckling" 関西造船協会誌. 215.
• [文献書誌] 弓削 康平,都井 裕: "補強箱型はりの横衝突崩壊挙動の弾塑性解析" 東京大学生産技術研究所所報. 42. 440-443 (1990)