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2008 年度 実績報告書

海洋パイプラインの複雑な挙動解析に適した新規な構造解析モデルの理論的構築

研究課題

研究課題/領域番号 18760615
研究機関北海道大学

研究代表者

佐藤 太裕  北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教 (00344482)

キーワード海洋パイプライン / パイプインパイプ / 座屈 / 曲げ変形
研究概要

本研究は、特に大水深域での極めて大きな静水圧作用や、石油や天然ガスといった高温のエネルギー輸送に適した海洋パイプラインとして注目されているパイプインパイプシステム(外管と内管の間にコア材を挿入した二重管)について、その構造設計に関わる構造解析モデルの構築と、軸圧縮力や静水圧,曲げ荷重作用時の構造挙動の把握を目的としたものである。最終年度の研究により得られた成果を要約すると以下の通りである。
(1) コア材を3次元弾性論に基づき定式化を行うことで、パイプに作用する軸圧縮力に対する座屈挙動の解析を行う構造解析モデルを構築し、座屈特性について検討を行った。これにより、外管、内管ともコア材のサポートにより軸対称の座屈モードが発生しやすいことを明らかにした。
(2)(1) で示した性質を利用し、簡易座屈挙動算定式の導出を試みた。さらにこの式が厳密な解析結果と比較し、弾性座屈荷重を算定するのに実用上十分な精度を有していることを確認した。
(3) 曲げ室内実験を実施し, 本構造形式が昨年度実施した弾性解析による想定通り、断面のつぶれ(Brazier効果) を大きく抑制することを確認した。
(4)(3) の実験結果を踏まえ、内外パイプの弾塑性を考慮した曲げ解析モデルを構築した。これは梁理論に基づく定式化が基本となっているものの、実験結果とよく一致する結果を得ることができた。これは変形がある程度大きい状態でも断面が偏平化せず平面を保持するという性質を有するという、本構造形式の優れた性質によるものであるといえる。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2008

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件)

  • [雑誌論文] Static Displacement and Elastic Buckling Characteristics of Structural Pipe-in-Pipe Cross-sections2008

    • 著者名/発表者名
      M. Sato, M. H. Patel and F. Trarieux
    • 雑誌名

      Structural Engineering and Mechanics, An International Journal 30

      ページ: 263-278

    • 査読あり
  • [雑誌論文] パイプインパイプ断面を有する海洋パイプラインの曲げ特性に対するコアの力学的役割について2008

    • 著者名/発表者名
      嶋崎賢太, 佐藤太裕, 蟹江俊仁, 三上隆
    • 雑誌名

      海洋開発論文集 24

      ページ: 1047-1050

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simplified estimations for axially compressed buckling pressures of cylindrical shells with elastic cores2008

    • 著者名/発表者名
      K. Shimazaki, M. Sato, S. Kanie and T. Mikami
    • 雑誌名

      Proceedings of the 4^<th> International Conference on advances in Structural Engineering and Mechanics 1, No.440(CD-ROM)

    • 査読あり

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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