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船殻の加工、組立は切断と溶接に代表されるが、いずれも熱変形を伴い、特にガスやプラズマによる鋼板の切断は、入熱の管理が難しく変形要因も複雑で、精度不良の最大の原因となっている。切断精度が悪いと、次工程である溶接において開先ギャップのばらつきが生じ、溶接変形による誤差にも影響を及ぼすため、切断精度の向上が改めて見直されている。
そこで、その第一歩として本年度は、ガスおよびプラズマ切断をシミュレーションするためのFEM(有限要素法)を開発するとともに、切断変形の実験計測およびFEMによる数値シミュレーションを行い、切断誤差を支配する種々の因子を定量的に考察し、支配因子の抽出と実現可能な切断精度の限界について検討した。その結果、新しく開発したFEMが切断現象を定量的に解析する手段として非常に優れていることを確認することができた。また、切断誤差の要因として、平行同時切断のように入熱が対称な場合には、過渡的熱変形、残留変形ともに小さく、入熱が非対象な時に大きな切断誤差が生じることが分った。誤差のばらつきに対しては、被切断材の熱膨張による剛体的変形や鋼材に存在する残留応力の影響も無視できないことが明らかとなった。
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