| 研究課題/領域番号 |
24560995
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| 研究機関 | 独立行政法人海上技術安全研究所 |
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研究代表者 |
岡 正義 独立行政法人海上技術安全研究所, その他部局等, 研究員 (70450674)
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| 研究分担者 |
丹羽 敏男 独立行政法人海上技術安全研究所, その他部局等, 研究員 (10208267)
高見 朋希 独立行政法人海上技術安全研究所, その他部局等, 研究員 (50586683)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | ホイッピング / 疲労き裂伝播解析 / スラミング / 疲労寿命 / 構造信頼性解析 / 嵐モデル / 大型コンテナ船 |
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| 研究実績の概要 |
船の大型化に伴い、ホイッピング等船体振動の応力レベルが相対的に高くなり、これによる疲労寿命の低下が懸念されている。
本研究では、大型コンテナ船の甲板構造を対象に、実作用応力を模擬した荷重モデルと疲労き裂伝播解析プログラムによって、弾性振動の重畳及び長期・短期の応力順序が疲労寿命に及ぼす影響を明らかにした。荷重モデルは、長期の波浪遭遇順序を模擬した嵐モデルをベースに、ホイッピングによる過渡減衰振動応力をモデル化することで長期にわたる時系列波形を作成した。き裂伝播解析は、き裂先端の塑性挙動に着目した結合力モデルによる疲労き裂伝播解析プログラムで行い、スラミング伴い生じる過大な応力の後で起こるき裂成長の遅延現象を再現した。減衰波形を扱うため、１サイクル毎振幅が変動する応力波形を解析するための機能を解析プログラムに加えた。ホイッピングの影響度を調べるため、ホイッピングの高次成分が重畳した生の応力波形と、これにローパスフィルタをかけ高次成分を除去した波形、及びピーク応力を落とさずに高次成分だけを除去した包絡波形とでき裂成長曲線を求め傾向を比較した。これによりホッピングが船体の疲労寿命に及ぼず影響が、き裂成長の観点から明らかになり、現在のマイナー則に従う疲労設計の安全性を確認した。また、構築した解析システムを活用して確率的評価を行った。疲労寿命に影響をおよぼす因子を抽出して、それぞれの確率分布関数を用いた構造信頼性解析を行い、これまで設計では考慮されていなかった操船に関する因子の疲労寿命への感度を示すことが可能となった。以上の成果によって、疲労設計の高度化が実現し、今後の大型船や新開発船の安全性確保に繋がると考えられる。
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