ホイッピング荷重の統計モデルの構築とその疲労き裂進展への影響に関する研究

本年度の第一の課題であるホイッピング現象の統計モデルの構築に関しては、計測データの整理とそれに基づく統計モデルの構築を試みた。具体的には、モニタリングで得られた短期海象(１時間を想定)毎の縦曲げ応力計測結果からFFTを用いて波浪荷重の成分とホイッピング成分を分離するとともに、得られた弾性振動成分から、ホイッピング発生点を抽出した。また、それらのデータを用いて、波浪成分の大きさに応じたホイッピング発生確率を表現する統計モデルを検討するとともに、ホイッピングの大きさに関する統計モデルを検討した。最終的に、MCMC法を用いて統計モデルの構築を試み、ある海象状態（有義波高、平均波周期、相対波向き等）における、ホイッピングの発生確率やホイッピングの大きさを推定可能な推定式を構築した。疲労き裂進展試験に関しては、油圧式サーボ疲労試験機とCT試験片を用い、LabVIEWを用いた計測システムを構築した。本年度は、ホイッピングを模した実験として、定振幅波に小振幅波が重畳した比較的単純な波形を有する荷重履歴を用いた疲労試験を行った。これにより、小振幅波の重畳の程度の違いによる寿命の違いを観察するとともに、き裂先端のひずみ計測に基づく、RPG荷重の計測を行った。後述するき裂進展シミュレーションでは、RPG荷重の推定が必要となるため、実験におけるRPG荷重の計測結果の妥当性の検証が必要となる。今後は、弾塑性FEM解析を用いたRPG荷重の計測結果の妥当性について、検討が必要であると考えられる。また、き裂進展シミュレーションに関しては、申請者らの研究室で開発されてきたCP-Systemの改良を行うことにより、変動する荷重での解析への適用が可能となった。今後は、本手法を実験で取り扱った荷重条件に適用することにより、実験及びシミュレーションの妥当性の検討が必要である。

本年度の第一の課題であるホイッピング現象の統計モデルの構築に関しては、計測データの整理とそれに基づく統計モデルの構築を試みた。具体的には、モニタリングで得られた短期海象(１時間を想定)毎の縦曲げ応力計測結果からFFTを用いて波浪荷重の成分とホイッピング成分を分離するとともに、得られた弾性振動成分から、ホイッピング発生点を抽出した。また、それらのデータを用いて、波浪成分の大きさに応じたホイッピング発生確率を表現する統計モデルを検討するとともに、ホイッピングの大きさに関する統計モデルを検討した。最終的に、MCMC法を用いて統計モデルの構築を試み、ある海象状態（有義波高、平均波周期、相対波向き等）における、ホイッピングの発生確率やホイッピングの大きさを推定可能な推定式を構築した。疲労き裂進展試験に関しては、油圧式サーボ疲労試験機とCT試験片を用い、LabVIEWを用いた計測システムを構築した。本年度は、ホイッピングを模した実験として、定振幅波に小振幅波が重畳した比較的単純な波形を有する荷重履歴を用いた疲労試験を行った。これにより、小振幅波の重畳の程度の違いによる寿命の違いを観察するとともに、き裂先端のひずみ計測に基づく、RPG荷重の計測を行った。後述するき裂進展シミュレーションでは、RPG荷重の推定が必要となるため、実験におけるRPG荷重の計測結果の妥当性の検証が必要となる。今後は、弾塑性FEM解析を用いたRPG荷重の計測結果の妥当性について、検討が必要であると考えられる。また、き裂進展シミュレーションに関しては、申請者らの研究室で開発されてきたCP-Systemの改良を行うことにより、変動する荷重での解析への適用が可能となった。今後は、本手法を実験で取り扱った荷重条件に適用することにより、実験及びシミュレーションの妥当性の検討が必要である。