Numerical modeling of 3D fatigue crack propagation to the fatigue life evaluation of ship structures

3D疲劳裂纹扩展数值模拟在船舶结构疲劳寿命评估中的应用

• 批准号: 22K04564
• 负责人: 田中 智行
• 金额: $ 2.41万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04564/
• 关键词: Finite Element Modeling; Fracture Mechanics; Crack Propagation; Fatigue Fracture; 疲労強度; 溶接構造物; 破壊力学解析; 有限要素法; 計算力学

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．今年度は，ばら積み船を想定し，船体構造シェル-ソリッド一体型モデルの構築を行った．グローバルモデルとして船体構造をシェルモデルによりモデル化した．ローカルモデルとして船体構造中の十字継手部を解析対象としている．モデリングおよび解析の妥当性の検討を目的としてローカルモデルには二つのアプローチを用いた．一つ目は，四面体二次要素を用いてソリッドモデルを用い，シェルモデルと剛体要素で繋ぎ NASTRAN を用いて解析を行った (NASTRANモデル)．二つ目のモデルとして四面体一次要素を用いてソリッドモデルを用い，同様にシェルモデルと剛体要素で接続し，オープンソース構造解析ソフト Code_Aster を用いて解析を行った (Code_Aster モデル)．応力解析を行い，それぞれのモデルで解析結果に差が無いことを確認した．さらに，それぞれのモデルに対して表面き裂を挿入し破壊力学パラメータ評価の基礎検討を実施した．NASTRAN モデルに対しては二重節点を用いて表面き裂をモデル化し四面体二次要素向けVCCM法により表面き裂をモデル化する．一方，Code_Aster モデルでは，X-FEM により表面き裂をモデル化し領域積分法により破壊力学パラメータを評価した．現在，両方のアプローチでほぼ同様の結果を得ることに成功している．今後は，き裂進展解析に向けより詳細な有限要素モデリングおよび破壊力学解析を実施してゆく．

In this study, the fatigue fatigue of hull building materials under heavy load is expected to improve, and the calculation of mechanical failure points is based on the analysis of the whole ship. in this study, in this study, under the load, the fatigue crack of the hull building part of the ship is in progress, and the mechanical failure point is calculated. This year, the ship is actively thinking about it. In the process of building the hull, there is a cross in the hand of the hull in the construction of the hull, the hand is in the process of building the hull. I don't know how to use it. I don't know what to do. The secondary features of tetrahedron are used, and the body features are parsed in NASTRAN. The primary features of tetrahedrons are connected with each other, and the body features are connected. This is not true. The Code_Aster is used to parse the line (Code_Aster). The force parses the line, and the results show that the results are not valid. Please confirm the error. The surface cracks were introduced into the VCCM method. On the one hand, the surface cracks were introduced into the VCCM method. On the other hand, on the one hand, the surface crack was applied to the VCCM method. On the other hand, the double points were used in the VCCM method. X-FEM surface crack analysis method in the field of mechanical analysis. Now, the results show that the results are the same as the results of the results. In the future, the progressive analysis of the crack will improve the performance of the finite element analysis of the crack.