Elucidation of phenomena from grounding and collision of hulls to total collapse and development of strength reduction estimation method until total collapse

阐明从船体搁浅和碰撞到完全倒塌的现象，并开发直到完全倒塌的强度折减估计方法

• 批准号: 22K04559
• 负责人: 小森山 祐輔
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• 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-22K04559/
• 关键词: カルマンフィルタ; 波プロファイルの同定; 非計測船体応答の推定; 損傷船体; 縦曲げ最終強度の推定; 座礁; 衝突; 構造強度; 崩壊挙動; 強度低下

2022年度は、船体に作用する荷重を推定する技術の開発・検証と、損傷した船体の縦曲げ最終強度の簡易推定手法プログラムの開発・検証を実施した。船体に作用する荷重を推定する技術は、計測した船体応答の時系列データと、波に対する船体応答の応答関数を用いて、カルマンフィルタによりリアルタイムに波プロファイルを推定する手法である。波プロファイルは成分波の重ね合わせで表現され、状態量として設定した各成分波の振幅を推定することができる。さらに、得られた成分波の振幅と応答関数を用いることで、非計測の船体応答を推定することも可能である。これにより、運航中の船体の状態をリアルタイムでモニタリングすることで、損傷などによる船体の異常を確認できると期待される。また、アクリル製弾性模型船を用いた水槽試験結果（長波頂不規則波）を用いて本手法の検証を実施し、十分な精度で波プロファイルおよび非計測の船体応答を推定可能であることを確認した。損傷した船体の縦曲げ最終強度の簡易推定手法は、船体桁の断面を、パネル要素や防撓パネル要素などに分割し、各要素に平均応力－平均ひずみ関係を設定し、曲率を与えて曲率－縦曲げモーメント曲線を求め、縦曲げ最終強度を計算する手法である。この手法を実施するためのプログラムを作成し、損傷ボックスガーダーの縦曲げ崩壊実験の結果を用いて、縦曲げ最終強度の推定精度の検証を実施し、十分な精度で推定可能であることを確認した。また、損傷ボックスガーダーの縦曲げ最終強度の推定精度を更に向上させるためには、座屈や損傷部の局所変形を考慮できるように、局所変形の分曲率を増やすことや、局所変形部のひずみを増やすことなどの工夫が必要だと考えられる。

在2022财年，我们开发和验证了技术，以估计作用在船体上的负载，并制定并验证了一个程序，以简单地估算受损船体的纵向弯曲的最终强度。估计载荷作用在船体上的技术是一种使用Kalman滤波器实时估算波轮廓的技术，该技术使用船体响应的测量时间序列数据以及船体响应对波浪的响应函数进行实时估算。波轮廓表示为组件波的叠加，并且可以估计每个组件波的幅度。此外，还可以使用获得的组分波的幅度和响应函数来估计非测量的船体响应。预计这将允许对操作过程中船体状况进行实时监控，并可以确认由于损坏或类似物而导致的船体异常。此外，使用丙烯酸弹性模型容器（长波顶不规则波）的水族馆测试结果验证了该方法，并证实可以以足够的精度估算波轮廓和非测量船体响应。一种简单的方法来估计受损船体的最终强度的方法是一种技术，其中船体梁的横截面分为面板元素，较硬的面板元素等，并设置每个元素的平均压力平均应变应变，从而提供弯曲的曲率，以找到弯曲的曲率弯曲弯矩弯曲矩弯曲的曲线，并最终的强度延伸了纵向的弯曲强度。创建了一个程序来实施这项技术，并使用受损的盒子梁的垂直弯曲崩溃实验的结果，估算纵向弯曲的最终强度的准确性已验证，并确认可以以足够的精度执行估计。此外，为了进一步提高损坏箱围栏纵向弯曲的最终强度的估计准确性，人们认为有必要做出努力，例如增加局部变形的曲率，并增加局部变形的扭曲，从而考虑损坏的部分的屈曲和局部变形。