2023 Fiscal Year Research-status Report
Numerical modeling of 3D fatigue crack propagation to the fatigue life evaluation of ship structures
| Project/Area Number |
22K04564
|
|---|
| Research Institution | Hiroshima University |
|---|
Principal Investigator |
田中 智行 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (20452609)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
|
| Keywords | 破壊力学 / 有限要素法 / 大規模溶接構造 / 溶接継手 / 疲労き裂進展 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
デジタルツイン技術の高度化により，実測にもとづく荷重履歴を考慮した全船解析が可能となってきている．本研究では，実荷重下の船体構造部材に生じる疲労き裂進展に着目し，計算破壊力学の観点から研究に取り組んでいる．2022年度は，船体構造シェル-ソリッド一体型モデルの構築，および作成したモデルを用いた基礎検討を実施した．今年度は，昨年度構築した船体構造シェル-ソリッド一体型モデルのうちローカルモデル2種（四面体二次要素を用いたNASTRANモデルと四面体一次要素を用いたCode_Asterモデル）を用いて，ソリッドモデルに表面き裂を挿入してき裂進展解析を実施した．両モデルは，き裂のモデル化方法が異なるためき裂進展クライテリオンの違いによるき裂進展経路の差が徐々に生じるものの，進展経路が一致している領域までのK値は一致する結果が得られた．
また，NASTRANモデルによるき裂開閉口挙動を考慮したき裂進展解析および疲労寿命評価を実施した．荷重条件には，実際に航海する船舶をモニタリングして得られたデータを基に作成された嵐モデルを活用して，負荷した．疲労寿命の評価には，修正Paris 則および修正Paris-Elber 則を用いた．解析結果から，荷重履歴とき裂開閉口挙動を考慮した有効応力拡大係数範囲の重要性が確認できた．一方で，実際の船舶が受ける荷重を正確に反映した解析を行うことは難しいため，正確な寿命評価を行うための手法についてさらなる検討を行う必要がある．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画していたき裂開閉口挙動を考慮した解析を実施した．おおむね良好な進捗状況であると考えられる．
|
| Strategy for Future Research Activity |
高精度な余寿命評価システムの構築を目指して，荷重履歴やき裂開閉口挙動を考慮したより詳細な解析を実施してゆく．また，溶接継手中の複数表面き裂の合体解析の高精度化を検討してゆく．
|
