| 研究課題/領域番号 |
19K15219
|
|---|
| 研究機関 | 大阪大学 |
|---|
研究代表者 |
辰巳 晃 大阪大学, 工学研究科, 助教 (60736487)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| キーワード | 動的崩壊挙動 / 流力弾塑性 / FE/Smith法 |
|---|
| 研究実績の概要 |
流体構造連成影響を考慮した実用的な船体の動的逐次崩壊解析法の開発を行った．提案法では船体を梁有限要素により離散化し，船体断面の逐次崩壊挙動はSmith法により考慮する．梁モデルを静的復原力を表すばねで支持し，規定した外力を与えることで船体桁の動的崩壊挙動を解析できる．本手法を以下ではFE/Smith法と呼称する．2019年度は基礎となる解析プログラムを整備した．
解析対象に船体中央断面を模擬したボックスガーダーを取り上げ，FE/Smith法によりその動的崩壊挙動を解析した．荷重には梁モデル中央部で曲げモーメントが最大となるような分布荷重を設定し，その時刻歴には半正弦波を用いた．またFE/Smith法の検証を目的に，崩壊が生じるモデル中央の1フレーム分をシェル要素で，それ以外を梁要素で表したモデルを作成し，動的陽解法FEMを用いて詳細に崩壊挙動を解析した．動的陽解法FEMには汎用有限要素解析ソフトであるLS-Dynaを用いた．FE/Smith法の解析精度は仮定する防撓パネル要素の平均応力－平均ひずみ関係（荷重－変位関係）に大きく依存する．そこで，FE/Smith法に用いる平均応力－平均ひずみ関係には，シェルモデルの解析（LS-Dynaによる解析）から得られたものを用いた．
上述の2つの解析の比較から，FE/Smith法はボックスガーダーの縦曲げ最終強度だけでなく，崩壊後の挙動や残留変形を正確に推定できることが分かった．これによりFE/Smith法の基本的な妥当性を示せたと考える．2020年度以降は波浪荷重を考慮できるようにFE/Smith法の解析プログラムを拡張する．
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究課題の軸となるFE/Smith法の解析プログラムの開発およびその基本的な妥当性の検証を2019年度中に完了した．これは当初設定した研究実施計画の通りであり，研究はおむね順調に進展していると判断する．
|
| 今後の研究の推進方策 |
①FE/Smith法の解析プログラムの拡張：波浪中における船体の崩壊挙動を解析できるようにFE/Smith法を拡張する．波浪荷重は非線形Strip法により考慮する．slamming衝撃力はKarmanの運動量理論などの簡易法を用いて推定する．
②水槽試験による荷重モデルの検証：大阪大学の試験水槽において波浪中における船体の弾性応答試験を実施する．船体模型にはバックボーン型の分割模型を用いる．模型の基本設計は2019年度に完了しているため，2020年度の早い時期に模型製作業者に発注する．ただし，新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の影響で実験を実施できない場合は，2021年度に実験を遅らせる．
③動的荷重下のおける防撓パネルの崩壊挙動の調査：鋼材の降伏応力はひずみ速度の影響により上昇することが知られている．これにより軸圧縮を受ける防撓パネルの最終強度も上昇する．ひずみ速度の防撓パネルの最終強度あるいは船体の縦曲げ最終強度に対する影響を調べた既存の研究はいくつかあるが，塑性変形の局所化や逐次崩壊挙動との関係等について詳細を調べた研究は少ない．そこで，シェルFEMによる弾塑性大たわみ解析を実施し，ひずみ速度が船体構造の崩壊挙動に及ぼす影響を調査する．
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
物品費は概ね計画通りに執行したが，旅費が計画の半分程度となった．差額は2020年度に製作を予定する弾性相似模型船に充てることで，水槽実験の高度化を図る．
|
