均質化手法を用いた船体の縦強度の全船動的有限要素解析

均化法船体纵强度全船动态有限元分析

• 批准号: 05750820
• 负责人: 鈴木 克幸
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 1994
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750820/
• 关键词: 有限要素法; 均質化法; ティモシェンコ梁; 動的解析

船体の構造解析に対し、一つのブロックを単位セルとした1次元方向への周期構造物とみなすことによって均質化手法を適用した。ティモシェンコ梁の基礎方程式に対して均質化手法の式を導き、特性関数の満足すべき弱形式を導いた。これは、従来の有限要素解析に適当な境界条件と体積力の項を付加することによって行うことができる。簡単な船体のモデルに対して、この特性方程式を解き、等価な曲げ定数、剪断定数を求めることができた。次に、その等価な梁の弾性係数を用いて、流体力をストリップ方に基づき計算し、船体全体を規則波中において動的解析を行い、全体の挙動を計算した。最後に、その全体挙動の中で問題となるであろう時間を推定し、その時間に対してはじめに特性関数を求めるのに用いた有限要素メッシュと同じメッシュを用いてローカルな応力状態の解析が行われた。この解析をいくつかの周期性を持った構造物に適用することによって、一般に周期性をあげれば十分な精度でローカルな応力状態を求めることができることが示された。しかし、周期性が十分でないとどうしても解の信頼性も落ちがちであり、実際に船体構造に適用する上での問題点として残った。この方法によって、従来計算の負荷が大きくなりすぎて行なうことが難しかった全船の動的解析、そしてその結果に基づいた細かい部分の応力解析も容易に行なうことができるようになることが確認された。ただし、実用化への問題点として十分に周期性のない構造物に均質化手法を適用したときに解がどれだけ信頼できるかの検討を行う必要がある。これに関しては今後の研究、特に均質化のモデル化に対する誤差解析の手法の開発などが必要であろう。

The structural analysis of the ship is based on the homogenization method of the periodic structure. The basic equation of the beam is derived from the equation of homogenization method, and the weak form of the characteristic relation is derived from the equation of homogenization method. The finite element analysis of the boundary condition and the volume force term are added to the boundary condition. The characteristic equation of the ship hull is solved, and the curve and shear are determined. For example, the coefficient of stiffness of the beam is used, the fluid force is calculated based on the equation, the analysis of the regular wave motion of the whole hull is performed, and the whole motion is calculated. Finally, the analysis of the force state of the whole movement is carried out. This analysis is based on the periodic structure, which is applicable to the periodic structure, and the periodic structure is generally accurate. For example, the periodic structure of the ship is not applicable to the ship. This method can be used to calculate the load of the whole ship. It is easy to analyze the load of the whole ship. The problem of homogenization of periodic structures is very important. Therefore, it is necessary to develop the method of error analysis for future research and special homogenization.