超大型浮体の流力-弾性過渡応答解析に関する研究

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本研究は、流体と構造物弾性応答の動的相互作用を考慮した、超大型浮体の流力-弾性過渡応答解析法を確立することを目的としておこなった。その基本的な定式化は線形回折波理論に従い、流体部・弾性体部いずれも有限要素法(FEM)によりモデル化し、時間領域での直接積分法によりこれを解いた。まず、航空機着陸時挙動の把握を当面の目的としたが、その際、着陸荷重を着陸点における衝撃パルス点荷重としてモデル化し、計算量の少ない軸対称問題に対しての解析をおこなった。FEMによる過渡応答解析で問題となったのは、無限境界条件をどう扱うかである。すなわち、時間領域解法では不規則波に対しての適当な境界条件を設定することが困難であり、仮想境界壁面からの波の反射の影響を回避するためには、十分遠方に仮想境界壁面を設ける必要があった。これは、特に3次元での解析をおこなおうとするときに問題となる。そこで本研究では、流体速度に比例した減衰を与えるスポンジ層を配置することで、無反射境界を実現した.解析は、汎用FEMプログラムであるABAQUSを使用したが、ABAQUSには音響要素ならびに構造-流体連成をあらわすインターフェイス要素が用意されているため、その標準機能を用いることで、本解析が実現できた。軸対称問題の解析により、スポンジ層により消波されることが確認できたため、3次元浮体に対しての航空機着陸時挙動解析までをおこなった。その際、航空機荷重を、着陸時のパルス状荷重+その後の一定荷重での走行荷重としてモデル化し、浮体空港設計において現在問題となっているPAPI(進入角指示灯)の応答変位への影響についても調査した。