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近年、船体構造設計における構造解析技術はコンピュータの機能向上とともに進歩し、船体に作用する荷重推定から全船FEM解析を経て疲労強度・最終強度評価に至るまで、一貫して計算できるようなソフトウェアが開発されてきている。しかしながら、船全体の最終強度が問題になるような場合については、設計海象条件の明確化、大波高中の非線形荷重推定、非線形荷重による全船FEM解析手法など、問題の残されている事項も多い。
船体構造設計におけるFEM解析においては、通常、船級協会が規定する設計荷重を用いて計算が行われるが、近年、研究協力者の下で直接荷重解析法という方法が実用化され、応力レベルでの統計的手法に基づいた長期予測が可能になった。しかしながら、この方法においては、計算すべき荷重ケース数がかなりのものとなり、新船開発には適用できるものの、ルーチンワークで使用するには至っていない。
その一方で、船体構造設計において、現実の波浪中での荷重の非線形性と同時性を考慮し、かつ構造解析工数の低減を図るため、研究代表者は、規則波ベースの設計波ではなく、不規則波を用いた設計波を提案した。この方法は、想定される短期海象中において、ある強度に対して最大荷重を与えるような波の連なりを意図的に生成するもので、船体縦曲げにおける最終強度解析に適用した結果が示されている。しかしながら、この方法は、そのままでは局部応力の最大値推定に用いることはできない。
本研究では、全体強度が問題となる大型コンテナ船を対象として、設計不規則波を用いた設計海象の推定と直接荷重解析法による全船FEM解析を行い、これらの手法の船体構造設計への適用について検討を行った。その結果、設計不規則波の素成波の位相として、適切な荷重の位相を用いれば、直接荷重解析法を用いて全船FEM解析を実施することにより、局部応力の最大値の推定が可能であることが判明した。この方法には、荷重の非線形性と同時性を考慮し、解析工数を減らすことができるというメリットがある。
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