浮体施設係留鎖における健全性評価手法の確立

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浮体構造物係留鎖の定量的摩耗量推定手法の確立に向け研究を実施した。本手法では、有限要素解析を用いて係留鎖間摩耗に適した摩耗量推定式の算出を行い、これに浮体－係留系の応答解析から得られる係留鎖間の相対角変化や張力を適用し、係留鎖物性値を材料試験により事前に取得することで、係留鎖諸元や浮体施設、環境外力等によらない定量的な係留鎖摩耗量の推定が可能となる。3点カテナリー係留されたスパー型浮体に対して本手法の適用を行い、その妥当性の検証を実施した。初めに、係留鎖運動の簡易計算法として一般的なランプドマス法による質点－ばねモデルを用いた摩耗量推定を実施した結果、実測値と比較して中間ウェイト位置およびタッチダウンポイントにおいて非常に過大な推定となることが確認され、これは変動角をすべて係留鎖間に生じる滑りとして摩耗量を算出したことが大きな要因として確認された。そこで、係留鎖間に生じる転がりも考慮するために、応答解析モデルにて係留鎖の形状および摩擦力を考慮可能な3次元係留鎖モデルでのマルチボディダイナミクスを用いた応答解析を実施した。接触解析に必要な接触剛性等のパラメータの検討を行うのと同時に、3次元係留鎖モデル間に生じる接触点の運動から転がりと滑りを判別する方法を示し、これまで未考慮であった係留鎖間に生じる転がりの影響を分離した上で滑りから生じる摩耗量を推定する方法を提案した。実測摩耗量との比較を行った結果、転がりを考慮した3次元係留鎖モデルでは従来の質点－ばねモデルと比較して、推定値が大きく実測値に近づくことを確認し、より実現象に近い運動を考慮した応答解析での摩耗量推定が合理的であることを示した。また、接触点の応答の比較から接触点の変動のほとんどが転がりによるものであり、その転がりを滑りから分離することで実際に係留鎖間に生じる滑りは非常に小さいことを確認した。