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

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．

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．