Investigation into damage/fracture mechanism of stiffened panels subjected to compression for risk assessment of hull-girder collapse

研究受压加劲板的损伤/断裂机制,以评估船体梁倒塌的风险

基本信息

  • 批准号:
    22K04561
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.58万
  • 依托单位:
  • 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

项目摘要

船体が縦曲げ崩壊する際に延性破壊が生じる箇所を推定することを目的に,非線形有限要素法を用いて純曲げ状態のボックスガーダおよび軸圧縮下の防撓パネルの座屈崩壊解析を行った.板が面内圧縮を受けて座屈を生じる際,座屈の有効幅部に高い応力が生じ,有効幅部が降伏することで最終強度を迎える.このとき,外板とガーダー(桁材)の交差部のように周辺の構造と比較して相対的に剛な箇所では,変形が拘束される影響によって有効幅部に高い塑性ひずみを生じることが分かった.板の座屈変形が成長するにつれて,板は圧縮荷重と垂直な面内方向(板の幅方向)に引張りを受ける.前述の桁材と板の交差部での塑性ひずみ集中により延性破壊が生じ,桁材に沿う方向に亀裂が成長する可能性が示唆される.以上の考察の検証を行うため,正方形板を用いてより詳細な座屈崩壊解析を実施した.桁材は十分に剛と仮定し,その位置で正方形板のたわみを支持した.板のモデル化にはソリッド要素を用いた.延性破壊のクライテリアにMMC(Modified Mohr-Coulomb criterion)を採用した損傷モデルを定義し,非線形有限要素法による座屈崩壊解析に考慮することで,板の座屈後の延性破壊の発生個所の推定を試みた.その結果,板の座屈後にたわみの支持部(=桁材の近傍)で破壊が生じると推定された.このような亀裂の発生は別の研究で行われた防撓パネルの圧壊試験でも確認されている.本研究では,船体桁の波浪中での動的逐次崩壊応答を予測するための実用的な流力弾塑性梁モデルも開発している.2022年度は繰り返し荷重の影響を考慮した防撓パネルの平均応力-平均ひずみ関係を流力弾塑性梁モデルに導入した.コンテナ船を用いたケーススタディを実施し,大きな波が繰り返し船体に作用することで塑性変形が累積し,縦曲げ崩壊に至る可能性があることを示した.
For this purpose, the nonlinear finite element method is used to analyze the deformation of the hull under the condition of pure curvature and axial compression. When the plate is subjected to in-plane compression, the seat is bent, and the amplitude of the seat is reduced. The structure of the intersection of the outer plate and the girder is different from that of the rigid plate. The shape of the outer plate is different from that of the rigid plate. The bending of the plate increases and decreases, and the compression load of the plate increases and decreases in the vertical in-plane direction (plate width direction). The plasticity concentration at the intersection between the stringer and the plate may cause ductile fracture, and the possibility of crack growth along the stringer direction may be indicated. The above investigation shows that the square plate is used in the detailed analysis of the base curve. The stringers are rigid and fixed, and the position of the stringers is square. The board and the structure of the solution are used. A Modified Mohr-Coulomb criterion (MMC) for ductile failure is used to define the damage mechanism, and the nonlinear finite element method is used to analyze the seat buckling mechanism. As a result, the support part of the plate after bending (= near the stringer) is broken. The research on the development of this kind of crack is carried out to prevent the occurrence of crack and to confirm the existence of crack. This study aims to predict the progressive collapse response of ship girders in waves, and to consider the effects of the applied hydrodynamic forces on the development of plastic beams in 2022. The ship's shape is cumulative, and the ship's shape is cumulative.

项目成果

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专利数量(0)
A Numerical Study on Ductile Fracture Initiation in Stiffened Panels Subjected to Monotonic Compression
单调压缩加筋板延性断裂萌生的数值研究
Newcastle University,(英国)
纽卡斯尔大学(英国)
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    0
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