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物理システム研究グループ

 


船は海という厳しい腐食環境下を運航し、波による変動荷重を常時受けるため、船体には様々な損傷が生じます。 当グル-プでは、安全安心な社会の実現や、海事産業の競争力強化に貢献するため、損傷の評価・抑制に関係する技術を中心に、建造技術の高度化に資する様々な研究に取り組んでいます。


 

メンバー 

(◎はグループ長)

 

 

研究概要

 

1.破壊力学的手法による疲労寿命推定に関する研究

船舶等の大型溶接構造物においては、疲労損傷に関連した多くの破壊事例があります。当グループでは、船体の疲労強度設計および保守計画における破壊力学的手法に基づく評価手法の実用化を目指し、以下のような課題に取り組んでおります。

(1) 三次元物体中に存在する表面欠陥を起因とする
  疲労表面き裂伝播挙動の定量的推定
(2) 疲労き裂伝播挙動に及ぼす多軸応力影響の定量的評価

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2.疲労強度改善手法の評価に関する研究

船体構造の大型化に伴い、使用される板厚も増大してきております。一方、板厚の増加に伴い、局部的な応力集中の増加等により、見かけ(公称応力基準)の疲労強度が低下する現象(板厚効果)が一般に知られており、 近年は、圧縮応力を加えつつ形状を滑らかにする疲労強度の改善手法が注目されております。当グループでは、高周波機械衝撃処理等の二次加工処理による疲労強度改善効果の疲労設計指針への反映を図るべく、 以下のような課題に取り組んでおります。

(1) 圧縮応力の影響の把握
(2) 疲労強度上昇率の把握
(3) 板厚効果指数の把握
(4) 費用対効果の明確化
 
 


3.造船における新しい接合技術を活用した新材料利用技術
 に関する研究

 
国際競争力を強化し関連産業の振興・創出を促進するためのコア技術の一つとして、マルチマテリアル化の最適設計及び接合・接着技術の研究開発が注目されています。近年では、異種材接合部の強度向上とともに、新材料の用途が他産業において拡大しており、造船においても新材料の一般商船への利用を推進することが必要です。そこで、当グループでは、高機能材料利用による設計自由度の向上や建造工程の効率化の観点から、これまで船舶ではあまり用いられてこなかった新材料を活用するため、環境劣化促進試験と各種強度試験を組み合わせて、経年劣化を考慮した異種材接着接合技術の長期信頼性の向上に関する研究を行っています。 
 


4.腐食時構造健全性評価技術の高度化に関する研究
 
船舶や海洋構造物は25年を超える長期にわたり厳しい環境下で供用されています。その中でも海水タンクは,腐食損傷が最も激しく,構造健全性マネジメントの高度化が特に求められる区画です。そこで、当グループでは、モニタリングによる事後更新機能を有する腐食シミュレーションシステムの開発を目指して,塗装鋼板の塗膜下で進行する初期捕食の計測手法の検討や、塗膜劣化・金属腐食連成シミュレーション手法の高度化に関する研究を行っています。 
 


5.脆性破壊に関する研究(材料強度評価手法の国際標準化)
 
脆性破壊は突発的に甚大な被害をもたらし、更に予測が困難です。そのため、船舶関係者にとっては最大の不安要素の一つであり、特に破壊が発生しやすい溶接部の材料強度(破壊靭性値)を正確に把握する必要があります。破壊靭性値を求めるための実験に用いる試験片の形状は規格によって決まっており、機械切欠から疲労き裂を真っすぐ伸ばす必要がありますが、溶接した材料はそのままでは疲労き裂が直進しません。しかし、事前に切欠先端を圧縮(プラテン)することにより、溶接した材料であっても疲労き裂が直進するようになることが知られており、疲労き裂を入れる前にプラテンを行うことが広く活用されております。しかし、従来のプラテン手法では、破壊発生点を直接圧縮するため材料が劣化して材料強度を低く見積もりすぎてしまったり、極厚の試験片などでは圧縮に必要な荷重が大きくなるため大型試験機が必要になるなどの課題がありました。そこで、当グループでは、破壊発生点を直接押さなくても疲労き裂が直進し、かつ、小型試験機の荷重容量でも実施可能な、新たなプラテン手法の国際標準化に関する研究を行っています。
 
 

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