Influence of the nonlinearities in waves, ship-motions, and ship-structure-responses on the expected maximum load on the ship's life

波浪、船舶运动和船舶结构响应的非线性对船舶寿命预期最大载荷的影响

基本信息

批准号：
21H01538
负责人：
宝谷英貴
金额：
$ 11.23万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01538/
关键词：
最大荷重弾性模型 HOSM FORM 非線形最大応答スペクトル形状変調不安定

项目摘要

【数値計算】非線形時間発達（変調不安定）を考慮した波浪中の船体運動・縦曲げモーメント応答計算NMRIW-II-HOSMの開発の中で、高次スペクトル法（HOSM）の出力を元に計算された波浪内部の圧力場に高周波振動が現れるという問題が見られた。その原因が、内部圧力場計算過程で適切なanti-aliasingフィルタが適用されていなかった点にあることを突き止め、その点を改良した。改良したNMRIW-II-HOSMを用い、10,000を超える出会い波の中での不規則波中の船体応答シミュレーションを実施し、波の非線形時間発達が、船体縦曲げ応答の統計に及ぼす影響を調べた。【実験】長さ2 mのコンテナ船一体型弾性模型を製作し、東京大学の船型試験水槽において、波浪中曳航試験を行った。波として、規則波、変調不安定波、Most probable wave episode（下記、HOSM+FORMで推定された与えられた波スペクトルの中で指定したクレスト高さを有する尤もらしい形状の波）を発生した。【最大荷重推定】HOSMとFORM（First order reliability method）を組み合わせ、船体応答の任意の極限値を引き起こす尤もらしい形状の波（MPWE; most probable wave episode）を推定する手法の開発を行った。2021年度には、クレスト高さをターゲットとしたMPWEの推定を行ったが、2022年度には、船体縦曲げモーメント（VBM）の応答関数を考慮することで、任意のVBM値を引き起こすMPWEの推定手法を開発した。さらに、減衰力の非線形性を考慮した横揺れの1自由度の運動方程式も組み合わせ、横揺れをターゲットとしたMPWEの推定手法の開発も実施した。

数值计算：在NMRIW-II-HOSM的开发中，考虑到非线性时间发展（调制不稳定性），观察到该问题的高频振荡出现在波浪内部的压力场中，根据高阶光谱法（HOSM）的输出而计算得出。我们发现原因是在内部压力场计算过程中未应用适当的抗氧化过滤器，并且这一点得到了改善。使用改进的NMRIW-II-HOSM，进行了10,000多个遭遇波中不规则波中的船体响应模拟，以研究波的非线性时间发展对纵向船体弯曲响应统计的非线性时间发展的影响。 [实验]制造了一个长2 m长的集成弹性模型，并在东京拖车大学的水箱中进行了拖曳测试。波是作为常规波，调制的不稳定波和大多数有问题的波动发作（可能形状的波的波峰高度指定在由HOSM+形式估计的给定波谱中指定的波峰的波）的生成。 [最大载荷估计]我们开发了一种结合HOSM和形式（一阶可靠性方法）的方法，以估算最有问题的波动发作的最有问题的波发（MPWE），该波动发作会导致船体响应的任意极限值。在2021年，我们估计了针对波峰高度的MPWE，但是在2022年，我们开发了一种估算MPWE的方法，该方法通过考虑纵向弯曲矩（VBM）的响应功能来估算任意VBM值。此外，我们还考虑了一种考虑阻尼力的非线性，并结合了一种自由度的运动方程，并开发了针对侧向摇摆的MPWE估计方法。