GPGPUコンピューティングを活用した大規模構造物の高精度溶接変形予測法の開発

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25420873
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 柴原 正和 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20350754)
• 研究分担者: 伊藤 真介 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 客員研究員 (50535052) ; 村川 英一 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (60166270)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: GPGPU / 溶接変形 / 大規模解析 / 高速解析 / 熱弾塑性解析

研究実績の概要

⑥提案システムを用いた船体大型ブロック溶接組立時に発生する変形の発生予測
(柴原・村川担当)、⑦ 船体大型ブロック溶接組立時の変形低減・制御を可能とする最適化システムの構築(柴原担当)を実施した。
⑥に関しては、実在の大規模構造物の製造時における溶接変形問題に本システムを活用することで，本システムの実施工に対する応用を実施した。本システムの適用事例としては，船体大型ブロック溶接組立時に発生する溶接変形問題を始め、様々な溶接構造物を対象とした。なお，本システムにより得られた変形量の実験的検証も実施した。
⑦に関しては、本研究により構築されたシステムを用いることで，大規模構造物の溶接組立時の変形が予測可能となる。ここでは，大規模構造物の溶接組立における溶接変形の最小化を目的とした溶接順序や溶接条件の最適化に対して，本システムの適用を試みた。最適化の対象としては、T継手溶接時の角変形等とした。

研究成果

• [雑誌論文] 理想化陽解法FEMによる円筒多層溶接継手の3次元移動熱源残留応力解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 生島 一樹, 伊藤 真介, 西川 聡, 柴原 正和
  • 雑誌名: 溶接学会論文集 巻: 33-1 ページ: 69-81
  • DOI: 10.2207/qjjws.33.69
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Idealized Explicit FEM Using GPU Parallelization and Its Application to Large-scale Analysis of Residual Stress of Multi-pass Welded Pipe Joint (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ikushima, S. Itoh, M. Shibahara
  • 雑誌名: Welding in the World 巻: 59-4 ページ: 589-595
  • DOI: 10.1007/s40194-015-0235-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of 3D Coupling Analysis Method for Spot Welding by Idealized Explicit FEM (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ikushima, R. Natsume, M. Shibahara
  • 雑誌名: 溶接学会論文集 巻: 33-2 ページ: 88s-92s
  • DOI: 10.2207/qjjws.33.88s
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study on Welding Distortion of Stiffened Thin-Plate Structures Using Idealized Explicit FEM (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ikushima, M. Shibahara
  • 雑誌名: 溶接学会論文集 巻: 33-2 ページ: 175s-179s
  • DOI: 10.2207/qjjws.33.175s
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study on Solidification Cracking Under High-speed Narrow Gap Welding with Tandem Torches (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Harada, K. Ikushima, M. Shibahara, F. Kimura, T. Morimoto
  • 雑誌名: 溶接学会論文集 巻: 33-2 ページ: 190s-194s
  • DOI: 10.2207/qjjws.33.190s
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large-scale Non-linear Analysis of Residual Stresses in Multi-pass Pipe Welds by Idealized Explicit FEM (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ikushima, M. Shibahara
  • 雑誌名: Welding in the World 巻: 59-6 ページ: 839-850
  • DOI: 10.1007/s40194-015-0263-y
  • 査読あり
• [学会発表] Three-dimensional Coupling FE Analysis of Resistance Spot Welding (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ikushima, T. Yano, R. Natsume, M. Shibahara
  • 学会等名: 11th International Seminar Numerical Analysis of Weldability
  • 発表場所: Graz University of Technology, Graz, Austria
  • 年月日: 2015-09-27 – 2015-09-30
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of Welding Deformation on Construction of Large Thin-plate Structure by Idealized Explicit FEM Using Multigrid Method (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ikushima, T. Harada, M. Shibahara
  • 学会等名: 11th International Seminar Numerical Analysis of Weldability
  • 発表場所: Graz University of Technology, Graz, Austria
  • 年月日: 2015-09-27 – 2015-09-30
  • 国際学会
• [学会発表] Large-scale Residual Stress Analysis of Multi-pass Welded Pipe Joint Using Idealized Explicit FEM Accelerated by a GPU (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ikushima, M. Shibahara
  • 学会等名: 11th International Seminar Numerical Analysis of Weldability
  • 発表場所: Graz University of Technology, Graz, Austria
  • 年月日: 2015-09-27 – 2015-09-30
  • 国際学会
• [学会発表] 溶接高温割れ解析モデルの構築とその応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 柴原 正和, 原田 貴明, 生島 一樹
  • 学会等名: 溶接学会平成27年度秋季全国大会
  • 発表場所: 北海道科学大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2015-09-02 – 2015-09-04
• [学会発表] 大型円筒構造物における溶接変形低減のための製作方法の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山田 順也, 山里 久仁彦, 中谷 光良, 河原 充, 南野 寿造, 生島 一樹, 柴原 正和
  • 学会等名: 溶接学会平成27年度秋季全国大会
  • 発表場所: 北海道科学大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2015-09-02 – 2015-09-04
• [学会発表] 理想化陽解法FEMを用いた片側スポット溶接の3次元連成解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 夏目 糧平, 矢野 貴明, 生島 一樹, 柴原 正和, 千葉 晃司
  • 学会等名: 溶接学会平成27年度秋季全国大会
  • 発表場所: 北海道科学大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2015-09-02 – 2015-09-04
• [学会発表] 統合的設計管理手法(TDM)を用いた開先形状の最適化に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 斎藤 俊明, 生島 一樹, 河原 充, 柴原 正和, 高倉 大典:
  • 学会等名: 溶接学会平成27年度秋季全国大会
  • 発表場所: 北海道科学大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2015-09-02 – 2015-09-04
• [学会発表] 理想化陽解法FEMを用いた多重パイプ継手の残留応力解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 生島 一樹, 北村 徳識, 河原 充, 南野 寿造, 柴原 正和, 湯藤 尚人, 永井 昭弘, 谷 和彦, 辻 丈彰, 山田 順也, 中谷 光良
  • 学会等名: 溶接学会平成27年度秋季全国大会
  • 発表場所: 北海道科学大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2015-09-02 – 2015-09-04
• [学会発表] ルートギャップおよび仮付けを考慮した初層溶接時における溶接変形の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩田 昂士, 生島 一樹, 柴原 正和
  • 学会等名: 溶接学会平成27年度秋季全国大会
  • 発表場所: 北海道科学大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2015-09-02 – 2015-09-04
• [学会発表] Enhanced large-scale analysis method and its application to multi-axial pipe weld (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ikushima, T. Minamino, A. Kawahara, M. Shibahara, H. Yuto, A. Nagai, K. Tani, T. Tsuji, J. Yamada, M. Nakatani
  • 学会等名: The 68th Annual Assembly of the International Institute of Welding
  • 発表場所: Crowne Plaza Helsinki, Helsinki, Finland
  • 年月日: 2015-06-28 – 2015-07-03
  • 国際学会
• [学会発表] Large-Scale Welding Deformation Analysis of Ship Structure by Idealized Explicit FEM (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ikushima, K. Kaigaishi, M. Shibahara
  • 学会等名: 25th Annual International Ocean and Polar Engineering Conference
  • 発表場所: Hilton Waikoloa Village, Kona, Hawaii
  • 年月日: 2015-06-21 – 2015-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Study on Solidification Cracking Under High-speed Narrow Gap Welding with Tandem Torches (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Shibahara, K. Ikushima, T. Harada, F. Kimura, T. Morimoto
  • 学会等名: 25th Annual International Ocean and Polar Engineering Conference
  • 発表場所: Hilton Waikoloa Village, Kona, Hawaii
  • 年月日: 2015-06-21 – 2015-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] ショットピーニングによる残留応力緩和挙動のFEM解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 北村 徳識, 岡田 崇志, 生島 一樹, 柴原 正和, 西川 聡, 秋田 貢一
  • 学会等名: 溶接学会平成27年度春季全国大会
  • 発表場所: 学術総合センター（東京都千代田区）
  • 年月日: 2015-04-22 – 2015-04-24