(57)【要約】【課題】設計要求を満たした上でより軽量な板骨構造部材を設計することのできる板骨構造設計システム、板骨構造設計方法、及び板骨構造設計プログラムを提供することを目的とする。【解決手段】板骨構造設計システムは、板骨構造部材２における所定の設計パラメータに対して、複数通りのパラメータ値を設定するパラメータ値設定部と、複数通りのパラメータ値のそれぞれを用いて、板骨構造部材２の解析モデルに対して線形有限要素解析を行い、解析した板骨構造部材２における座屈発生荷重及び座屈崩壊荷重の少なくともいずれか一方と、板骨構造部材２の重量とを演算する解析部と、板骨構造部材２を有する構造体における荷重状態を演算し、解析部における解析結果に基づく情報を用いて、構造体の所定の設計要求を満たし、かつ重量が所定の重量閾値以下となる板骨構造部材２の設計パラメータのパラメータ値を演算する演算部とを備える。【選択図】図２
2020021234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板骨構造部材における所定の設計パラメータに対して、複数通りのパラメータ値を設定するパラメータ値設定部と、
複数通りの前記パラメータ値のそれぞれを用いて、前記板骨構造部材の解析モデルに対して線形有限要素解析を行い、解析した前記板骨構造部材における座屈発生荷重及び座屈崩壊荷重の少なくともいずれか一方と、前記板骨構造部材の重量とを演算する解析部と、
前記板骨構造部材を有する構造体における荷重状態を演算し、前記解析部における解析結果に基づく情報を用いて、構造体の所定の設計要求を満たし、かつ重量が所定の重量閾値以下となる前記板骨構造部材の前記設計パラメータのパラメータ値を演算する演算部と、
を備える板骨構造設計システム。
【請求項２】
前記演算部は、前記板骨構造部材から構成される構造体において、所定の単位領域毎に荷重状態を演算し、前記解析部における解析結果に基づく情報を用いて、構造体の所定の設計要求を満たし、かつ重量が所定の重量閾値以下となる前記板骨構造部材の前記設計パラメータのパラメータ値を前記単位領域毎に演算する請求項１に記載の板骨構造設計システム。
【請求項３】
前記解析部における解析結果に基づいて、前記設計パラメータと、前記板骨構造部材における前記座屈発生荷重及び前記座屈崩壊荷重の少なくともいずれか一方と、前記板骨構造部材の重量との関係を関数として算出する関数算出部を備え、
前記演算部は、前記解析部における解析結果に基づく情報として前記関数算出部において算出された前記関数を用いて、前記板骨構造部材の前記設計パラメータのパラメータ値を演算する請求項１または２に記載の板骨構造設計システム。
【請求項４】
前記関数算出部は、前記解析部における解析結果に対して応答曲面法を適用することにより、前記設計パラメータと、前記板骨構造部材における前記座屈発生荷重及び前記座屈崩壊荷重の少なくともいずれか一方と、前記板骨構造部材の重量との関係を前記関数として算出する請求項３に記載の板骨構造設計システム。
【請求項５】
前記解析部における解析結果に基づいて、前記座屈発生荷重及び前記座屈崩壊荷重の少なくともいずれか一方が演算可能な演算式に用いられる固有のパラメータを補正する補正部を備え、
前記演算部は、前記解析部における解析結果に基づく情報として前記補正部により補正された前記パラメータを用いて、前記演算式により、前記板骨構造部材の前記設計パラメータのパラメータ値を演算する請求項１または２に記載の板骨構造設計システム。
【請求項６】
前記設計パラメータとは、前記板骨構造部材を構成する板状部材の厚さ、補強材の厚さ、補強材の高さ、補強材の長手方向に直交する幅、及び補強材間の距離の少なくともいずれか１つを含む請求項１から５のいずれか１項に記載の板骨構造設計システム。
【請求項７】
板骨構造部材における所定の設計パラメータに対して、複数通りのパラメータ値を設定するパラメータ値設定工程と、
複数通りの前記パラメータ値のそれぞれを用いて、前記板骨構造部材の解析モデルに対して線形有限要素解析を行い、解析した前記板骨構造部材における座屈発生荷重及び座屈崩壊荷重の少なくともいずれか一方と、前記板骨構造部材の重量とを演算する解析工程と、
前記板骨構造部材を有する構造体における荷重状態を演算し、前記解析工程における解析結果に基づく情報を用いて、構造体の所定の設計要求を満たし、かつ重量が所定の重量閾値以下となる前記板骨構造部材の前記設計パラメータのパラメータ値を演算する演算工程と、
を有する板骨構造設計方法。
【請求項８】
板骨構造部材における所定の設計パラメータに対して、複数通りのパラメータ値を設定するパラメータ値設定処理と、
複数通りの前記パラメータ値のそれぞれを用いて、前記板骨構造部材の解析モデルに対して線形有限要素解析を行い、解析した前記板骨構造部材における座屈発生荷重及び座屈崩壊荷重の少なくともいずれか一方と、前記板骨構造部材の重量とを演算する解析処理と、
前記板骨構造部材を有する構造体における荷重状態を演算し、前記解析処理における解析結果に基づく情報を用いて、構造体の所定の設計要求を満たし、かつ重量が所定の重量閾値以下となる前記板骨構造部材の前記設計パラメータのパラメータ値を演算する演算処理と、
をコンピュータに実行させるための板骨構造設計プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板骨構造設計システム、板骨構造設計方法、及び板骨構造設計プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
船舶等の構造体には、軽量化を図る目的で、外板と補強材から構成される板骨構造部材が用いられており、板骨構造部材は、圧縮荷重やせん断荷重に対して座屈崩壊が生じないように設計される（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１８４２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、板骨構造部材は、強度面を重視して設計されることが多く、これに伴って、板骨構造部材が重量化してしまっていた。すなわち、設計要求に対する強度と、重量とのバランスを最適化し、設計要求を満たした上でより軽量となる板骨構造部材を設計することが困難であった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、設計要求を満たした上でより軽量な板骨構造部材を設計することのできる板骨構造設計システム、板骨構造設計方法、及び板骨構造設計プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１態様は、板骨構造部材における所定の設計パラメータに対して、複数通りのパラメータ値を設定するパラメータ値設定部と、複数通りの前記パラメータ値のそれぞれを用いて、前記板骨構造部材の解析モデルに対して線形有限要素解析を行い、解析した前記板骨構造部材における座屈発生荷重及び座屈崩壊荷重の少なくともいずれか一方と、前記板骨構造部材の重量とを演算する解析部と、前記板骨構造部材を有する構造体における荷重状態を演算し、前記解析部における解析結果に基づく情報を用いて、構造体の所定の設計要求を満たし、かつ重量が所定の重量閾値以下となる前記板骨構造部材の前記設計パラメータのパラメータ値を演算する演算部と、を備える板骨構造設計システムである。
【０００７】
上記のような構成によれば、複数通り設定されたパラメータ値を用いて、板骨構造部材の解析モデルに対して線形有限要素解析を行うため、板骨構造部材レベルにおけるパラメータ値と、座屈発生荷重および／または座屈崩壊荷重と、重量との詳細な関係を解析することができる。そして、板骨構造部材を有する構造体レベルで荷重状態を演算し、解析結果に基づく情報を用いることで、構造体の所定の設計要求を満たし、かつ重量が所定の重量閾値以下となる板骨構造部材を効率的に設計することが可能となる。例えば、従来の板骨構造部材の設計手法では、強度面（耐荷重性）を重視して、板骨構造部材が重量化してしまう傾向にあった。しかしながら、板骨構造部材レベルにおいて線形有限要素解析を行い、板骨構造部材を有する構造体レベルにおいて、解析結果に基づいて設計パラメータを設計要求および重量に対して最適化するため、構造体の実態強度等により適応し、より軽量化を図ることが可能となる。すなわち、設計要求を満たした上でより軽量な板骨構造部材を設計することが可能となる。なお、構造体の所定の設計要求とは、例えば、最小座屈発生荷重や、最小座屈崩壊荷重等の強度に関する最小設計値である。また、板骨構造部材の解析モデルに対して線形有限要素解析を行うこととしているが、より詳細に解析を行う場合（特に、より正確な座屈崩壊荷重を演算する場合等）には、非線形有限要素解析を行うこととしてもよい。
【０００８】
上記板骨構造設計システムにおいて、前記演算部は、前記板骨構造部材から構成される構造体において、所定の単位領域毎に荷重状態を演算し、前記解析部における解析結果に基づく情報を用いて、構造体の所定の設計要求を満たし、かつ重量が所定の重量閾値以下となる前記板骨構造部材の前記設計パラメータのパラメータ値を前記単位領域毎に演算することとしてもよい。
【０００９】
上記のような構成によれば、板骨構造部材の設計パラメータのパラメータ値を単位領域毎に演算するため、単位領域毎により最適なパラメータ値を設定することが可能となる。
【００１０】
上記板骨構造設計システムにおいて、前記解析部における解析結果に基づいて、前記設計パラメータと、前記板骨構造部材における前記座屈発生荷重及び前記座屈崩壊荷重の少なくともいずれか一方と、前記板骨構造部材の重量との関係を関数として算出する関数算出部を備え、前記演算部は、前記解析部における解析結果に基づく情報として前記関数算出部において算出された前記関数を用いて、前記板骨構造部材の前記設計パラメータのパラメータ値を演算することとしてもよい。
【００１１】
上記のような構成によれば、解析結果に基づいて、設計パラメータと、板骨構造部材における座屈発生荷重及び座屈崩壊荷重の少なくともいずれか一方と、板骨構造部材の重量との関係を関数として算出するため、解析結果が離散的な値であっても、近似的に連続的な関数を算出することができる。すなわち、解析結果の数を抑制することが可能となり、解析の処理負担を軽減できる。また、連続的な関数を得ることができるため、板骨構造部材の設計パラメータのパラメータ値としてより最適な値を算出可能となる。
【００１２】
上記板骨構造設計システムにおいて、前記関数算出部は、前記解析部における解析結果に対して応答曲面法を適用することにより、前記設計パラメータと、前記板骨構造部材における前記座屈発生荷重及び前記座屈崩壊荷重の少なくともいずれか一方と、前記板骨構造部材の重量との関係を前記関数として算出することとしてもよい。
【００１３】
上記のような構成によれば、解析結果に対して応答曲面法を適用することにより関数を算出することとしたため、解析結果が離散的な値であっても、近似的に連続的な関数を算出することができる。すなわち、解析結果の数を抑制することが可能となり、解析の処理負担を軽減できる。また、連続的な関数を得ることができるため、板骨構造部材の設計パラメータのパラメータ値としてより最適な値を算出可能となる。
【００１４】
上記板骨構造設計システムにおいて、前記解析部における解析結果に基づいて、前記座屈発生荷重及び前記座屈崩壊荷重の少なくともいずれか一方が演算可能な演算式に用いられる固有のパラメータを補正する補正部を備え、前記演算部は、前記解析部における解析結果に基づく情報として前記補正部により補正された前記パラメータを用いて、前記演算式により、前記板骨構造部材の前記設計パラメータのパラメータ値を演算することとしてもよい。
【００１５】
上記のような構成によれば、演算式に用いられる板骨構造部材に固有のパラメータを、解析結果に基づいて補正することとしたため、演算式及び補正した該パラメータを用いて、実際の構造体により適応してより精度高く座屈発生荷重および／または座屈崩壊荷重が演算可能となる。このため、構造体の所定の設計要求を満たし、かつより軽量な板骨構造部材を設計可能となる。
【００１６】
上記板骨構造設計システムにおいて、前記設計パラメータとは、前記板骨構造部材を構成する板状部材の厚さ、補強材の厚さ、補強材の高さ、補強材の長手方向に直交する幅、及び補強材間の距離の少なくともいずれか１つを含むこととしてもよい。
【００１７】
上記のような構成によれば、板骨構造部材の設計パラメータとして、板状部材（外板）の厚さ、補強材の厚さ、補強材の高さ、補強材の長手方向に直交する幅（補強材のフランジ幅）、及び補強材間の距離の少なくともいずれか１つを含むこととしたため、構造体の所定の設計要求を満たし、かつ重量が所定の重量閾値以下となる板骨構造部材の設計パラメータのパラメータ値を効率的に設定することが可能となる。
【００１８】
本発明の第２態様は、板骨構造部材における所定の設計パラメータに対して、複数通りのパラメータ値を設定するパラメータ値設定工程と、複数通りの前記パラメータ値のそれぞれを用いて、前記板骨構造部材の解析モデルに対して線形有限要素解析を行い、解析した前記板骨構造部材における座屈発生荷重及び座屈崩壊荷重の少なくともいずれか一方と、前記板骨構造部材の重量とを演算する解析工程と、前記板骨構造部材を有する構造体における荷重状態を演算し、前記解析工程における解析結果に基づく情報を用いて、構造体の所定の設計要求を満たし、かつ重量が所定の重量閾値以下となる前記板骨構造部材の前記設計パラメータのパラメータ値を演算する演算工程と、を有する板骨構造設計方法である。
【００１９】
本発明の第３態様は、板骨構造部材における所定の設計パラメータに対して、複数通りのパラメータ値を設定するパラメータ値設定処理と、複数通りの前記パラメータ値のそれぞれを用いて、前記板骨構造部材の解析モデルに対して線形有限要素解析を行い、解析した前記板骨構造部材における座屈発生荷重及び座屈崩壊荷重の少なくともいずれか一方と、前記板骨構造部材の重量とを演算する解析処理と、前記板骨構造部材を有する構造体における荷重状態を演算し、前記解析処理における解析結果に基づく情報を用いて、構造体の所定の設計要求を満たし、かつ重量が所定の重量閾値以下となる前記板骨構造部材の前記設計パラメータのパラメータ値を演算する演算処理と、をコンピュータに実行させるための板骨構造設計プログラムである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、設計要求を満たした上でより軽量な板骨構造部材を設計することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る板骨構造設計システムが適用される船舶の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る板骨構造設計システムにおける板骨構造部材の構成例を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る板骨構造設計システムが備える機能を示した機能ブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る板骨構造設計システムにおける関数化の例を示した図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る板骨構造設計システムによる設計処理のフローチャートを示した図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る板骨構造設計システムが備える機能を示した機能ブロック図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る板骨構造設計システムにおける設計チャートの例を示した図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る板骨構造設計システムにおける設計チャートの例を示した図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る板骨構造設計システムによる設計処理のフローチャートを示した図である。
【図１０】構造解析・評価システムの概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
〔第１実施形態〕
以下に、本発明に係る板骨構造設計システム、板骨構造設計方法、及び板骨構造設計プログラムの第１実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２３】
本実施形態に係る板骨構造設計システム２０は、例えば、図１０に示されるような構造体を総合的に評価する構造解析・評価システム１００に組み込まれる。図１０は、構造解析・評価システム１００の機能構成を概念的に示した図である。構造体を解析して評価するためには、有限要素解析等の解析手法が用いられるが、構造体の大規模化や高度化（複雑化）、評価手法の多様化に伴って課題が生じている。具体的には、該課題として、（１）構造体の大規模化や高度化（複雑化）に伴って解析に要する時間及びコストが増大すること、（２）構造体の大規模化や高度化（複雑化）に伴って全体的な解析及び評価を行うことができず部分的（位置的、時間的、条件的）な解析となってしまうこと、（３）一般的に用いられる（例えば、市販の）大規模対応評価システムでは個々に評価手法が異なり、統一できないこと、（４）評価手法の多様化に伴って、評価手法の選択によって結果に誤差が生じてしまうこと、（５）評価手法の多様化に伴って、使用者の評価の標準化が困難であること、等が挙げられる。すなわち、構造解析・評価システム１００では、上記課題を解決して総合的に構造体を解析及び評価できるものである。
【００２４】
具体的には、構造解析・評価システム１００では、構造体の設計データ１０１等（例えば、ＣＡＤデータ）が入力されると、材料データベース１０７等のデータベースより構造体の解析に必要な情報（例えば、ヤング率等）を取得し、解析モデルを構築する（１０２）。そして、構築した解析モデルを解析すること（所定の解析コードによる解析を行うこと）によって（１０３）、例えば応力（応力分布や荷重等）を抽出する（１０４）。なお、応力以外の指標について解析を行うこととしてもよい。そして、抽出した応力や、材料データベース１０７等の各種データベースの情報（例えば、ＳＮ線図等）に基づいて、メタル強度評価や複合材強度評価、振動評価等の所定の評価項目に従って構造体を評価する（１０５）。なお、解析モデルの構築に対して、所定の最適化手法を用いて最適化（例えば、解析を効率的に行うための最適化等）を行ってもよい（１０６）。また、最適化処理としては、解析モデルによる解析結果を用いて最適化を行い、解析モデルを再構築（最適化）してもよいし、再構築した解析モデルによる解析を実行して再度最適化を行う等のループ処理を行うこととしてもよい。
【００２５】
すなわち、構造解析・評価システム１００は、解析モデルを統括的に解析及び評価できる総合的なプラットフォームとして構成されている。本実施形態における板骨構造設計システム２０は、構造解析・評価システム１００を構築するための一部として組み込むことが可能とされている。具体的には、板骨構造設計システム２０は、設計パラメータを設計要求および重量に対して最適化している（図１０における評価（１０５）や最適化処理（１０６）に相当する）。なお、板骨構造設計システム２０は、図１０のような構造解析・評価システム１００に組み込まれてもよいし、構造体の接合部を評価するシステムとして個別に設けられてもよい。
【００２６】
なお、本実施形態では、板骨構造設計システム２０が船舶１（構造体）に用いられる板骨構造部材２に適用される場合を例として説明する。しかしながら、板骨構造設計システム２０は、板骨構造部材２を用いて構成される構造体であれば、船舶１に限られず、例えば、航空機や車両等の構造体にも適用可能である。
【００２７】
図１は、本発明の第１実施形態に係る板骨構造設計システム２０が適用される船舶１（構造体）の概略構成を示す図である。船舶１（構造体）は、板骨構造で設計された部材（以下、「板骨構造部材２」という。）を用いて構成されているものとする。なお、図１に示す船舶１は、少なくとも一部に板骨構造部材２が用いられていればよい。
【００２８】
図２は、板骨構造部材２の構成例を示す簡略図である。板骨構造部材２は、外板３（板状部材）と補強材４とを用いて構成される。なお、図２では、外板３と補強材４の厚さを簡略化して示している。板骨構造部材２は、対となっている外板３の間の空間を補強材４で補強することにより構成されており、強度を保ちつつ軽量な部材である。なお、図２における板骨構造部材２の例では、下面の外板３のみが示されており、上面の外板３については省略している。また、外板３の形状や補強材４の形状など、板骨構造の構成は、図２に示す構成に限られず適宜設計可能である。板骨構造部材２は、主として金属により構成されているものとする。
【００２９】
次に、本実施形態に係る板骨構造設計システム２０について図面を参照して説明する。
板骨構造設計システム２０は、図２に示すような板骨構造部材２について、設計要求を満たした上でより軽量な板骨構造部材２を設計する。すなわち、板骨構造設計システム２０は、板骨構造部材２の設計パラメータに対して、設計要求に対する強度と重量とのバランスを最適化する。
【００３０】
板骨構造設計システム２０は、例えば、図示しないＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリ、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等から構成されている。後述の各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
【００３１】
図３は、板骨構造設計システム２０が備える機能を示した機能ブロック図である。図３に示されるように、板骨構造設計システム２０は、パラメータ値設定部２１と、解析部２２と、関数算出部２３と、演算部２４と、を備えている。
【００３２】
パラメータ値設定部２１は、板骨構造部材２における所定の設計パラメータに対して、複数通りのパラメータ値を設定する。所定の設計パラメータとは、板骨構造部材２の設計に必要なパラメータであり、例えば、板骨構造設計システム２０の使用者等によって予め設定されているものとする。設計パラメータは、例えば、板骨構造部材２を構成する外板３（板状部材）の厚さ、補強材４の厚さ、補強材４の高さ、補強材４のフランジ幅（長手方向に直交する幅）、補強材４間の距離の少なくともいずれか１つを含んで設定される。本実施形態では、設計パラメータとして、板骨構造部材２を構成する外板３の厚さ、補強材４の厚さ、補強材４の高さ、補強材４のフランジ幅、補強材４間の距離が設定されているものとする。板骨構造設計システム２０は、設定された設計パラメータについて最適なパラメータ値を演算する。
【００３３】
なお、補強材４間の距離については、例えば、図２のように、補強材４が略直交する２種類の部材（縦補強材４ｖと横補強材４ｈ）とで構成されている場合には、縦補強材４ｖ間の距離や横補強材４ｈ間の距離を意味する。このため、補強材４間の距離を設計パラメータとして設定する場合には、縦補強材４ｖ間の距離と横補強材４ｈ間の距離とを別々の設計パラメータとして設定してもよいし、いずれか一方を設計パラメータとして設定してもよい。また、縦補強材４ｖ間の距離と横補強材４ｈ間の距離とが同一距離であるとして、まとめて１つの設計パラメータとして設定してもよい。
【００３４】
なお、設計パラメータについては、上記以外であっても、適用する板骨構造の構成によって適切に設定可能である。また、縦補強材４ｖと横補強材４ｈとが交差する角度を設計パラメータとして設定してもよい。設計パラメータは、板骨構造の設計に必要な部材のパラメータであって、強度や重量に関するものであれば適切に設定することが可能である。
【００３５】
また、パラメータ値設定部２１には、設定された各設計パラメータに対して上限値と下限値が設定されているものとする。各設計パラメータに対する上限値と下限値は、例えば、板骨構造設計システム２０の使用者等によって予め設定される。各設計パラメータに対する上限値と下限値は、製造加工上の制約等（例えば、部材の入手可能性や加工限界等）を加味して設定される。例えば、設計パラメータとして、板骨構造部材２を構成する外板３の厚さ、補強材４の厚さ、補強材４の高さ、補強材４のフランジ幅、及び補強材４間の距離が設定されている場合には、外板３の厚さに係る上限値と下限値、補強材４の厚さに係る上限値と下限値、補強材４の高さに係る上限値と下限値、補強材４のフランジ幅に係る上限値と下限値、補強材４間の距離に係る上限値と下限値がそれぞれ設定される。なお、製造加工上の制約等がない場合には、上限値と下限値を設定しなくてもよい。
【００３６】
そして、パラメータ値設定部２１では、後述する解析部２２において複数通りの解析を行うために、予め設定された設計パラメータに対して、複数通りのパラメータ値を設定する。具体的には、パラメータ値設定部２１は、各設計パラメータのそれぞれに対して、予め設定された上限値及び下限値の範囲内において複数の値を設定する。例えば、上限値と下限値が設定されたある設計パラメータに対しては、上限値及び下限値が示す範囲を３〜５分割した場合における境界値をパラメータ値として設定する。なお、予め設定された上限値及び下限値の範囲を３分割した場合には、境界値として４つのパラメータ値が設定されることとなる。例えば、設計パラメータとして、外板３の厚さが設定されており、外板３の厚さに係る上限値が４Ｌ、下限値がＬと設定されている場合には、外板３の厚さに係るパラメータ値として、Ｌ、２Ｌ、３Ｌ、４Ｌが設定される。
【００３７】
なお、パラメータ値の設定については、予め設定された上限値及び下限値の範囲内において複数通りのパラメータ値が設定されれば、他の方法を用いてもよい。例えば、予め設定された上限値及び下限値の範囲内においてランダムに複数の値を選定して、パラメータ値としてもよい。
【００３８】
パラメータ値設定部２１において設定されたパラメータ値は、後述する解析部２２へ出力されて解析に用いられるため、少なくとも、設定された上限値付近の値、設定された下限値付近の値、及び上限値及び下限値に対する中央値付近の値が含まれていることが好ましい。
【００３９】
解析部２２は、設定されたパラメータ値のそれぞれを用いて、板骨構造部材２の解析モデルに対して線形有限要素解析（または、非線形有限要素解析）を行い、解析した板骨構造部材２における座屈発生荷重及び座屈崩壊荷重の少なくともいずれか一方と、板骨構造部材２の重量とを演算する。なお、本実施形態では、座屈発生荷重を演算する場合について説明するが、座屈崩壊荷重を演算する場合についても同様に適用可能である。
【００４０】
板骨構造部材２の解析モデルとは、例えば図２に示されるような板骨構造が論理的（数値的）に表現されており、予め設定した設計パラメータを変数として、数値解析（シミュレーション等）が可能なモデルである。なお、解析モデルは、適用される板骨構造の構成によって適切に変更可能である。
【００４１】
本実施形態における解析モデルは、３区画分の板骨構造によって構成されているものとする。区画とは、例えば、図２に示される板骨構造において、補強材４で区切られた区画５である。なお、区画の設定については、板骨構造の解析の最小単位として適宜変更可能である。また、解析モデルにおいても、上記のような３区画分の板骨構造に限定されず設定可能である。しかしながら、解析モデルを３区画分程度の板骨構造によって構成されているものとすることで、解析の処理負担を軽減でき、詳細な解析を行うことができる。
【００４２】
解析部２２では、パラメータ値設定部２１において設定された各パラメータ値（各設計パラメータにおける各パラメータ値）を用いて、解析モデルに対して線形有限要素解析を行い、板骨構造部材２における座屈発生荷重および重量を演算する。具体的には、パラメータ値設定部２１においてｎ種類の設計パラメータのそれぞれに対してＮ通りのパラメータ値が設定された場合、Ｎのｎ乗通りの設計パラメータの組み合わせができるため、解析部２２では、Ｎのｎ乗通りの構造を有する板骨構造の解析モデルそれぞれに対して線形有限要素解析を行う。そして、解析によって、Ｎのｎ乗通りの板骨構造に対する座屈発生荷重および重量を算出する。すなわち、解析部２２では、複数の種類の板骨構造のそれぞれに対応する座屈発生荷重および重量を演算しているため、様々な構造を有する板骨構造部材２に関するデータを取得することができる。なお、解析部２２は、設計パラメータのすべての組み合わせのうち一部の複数の組み合わせに対して解析を行うこととしてもよい。
【００４３】
また、板骨構造部材の解析モデルに対して線形有限要素解析を行うこととしているが、より詳細に解析を行う場合（特に、より正確な座屈崩壊荷重を演算する場合等）には、非線形有限要素解析を行うこととしてもよい。非線形有限要素解析とは、板骨構造を構成する部材の非線形性を考慮した有限要素解析であり、部材の大変形特性や、応力−歪非線形特性等を解析に含むことが可能な解析手法である。すなわち、板骨構造部材２の解析モデルに対して非線形有限要素解析を行うことによって、より実際の材料特性に則したより精度の高い解析を実施することが可能となる。例えば、解析部２２において、座屈発生荷重のみを演算する場合には、線形有限要素解析で十分な精度を得ることができ、座屈崩壊荷重を演算する場合（座屈崩壊荷重のみを演算する場合、または座屈発生荷重及び座屈崩壊荷重を演算する場合）には、非線形有限要素解析を行うことがより好ましい。なお、解析部２２において、線形有限要素解析及び非線形有限要素解析のいずれを用いるかを板骨構造設計システム２０の使用者によって選択させることとしてもよい。
【００４４】
なお、解析部２２において、解析結果と、実際の板骨構造部材２による試験結果（実物試験結果）とを比較することによって、解析結果の精度を検証し、解析結果と試験結果とが乖離している場合には、解析モデルの修正や、解析結果の補正を行うこととしてもよい。
【００４５】
関数算出部２３は、解析部２２における解析結果に基づいて、各設計パラメータと、板骨構造部材２における座屈発生荷重及び座屈崩壊荷重の少なくともいずれか一方と、板骨構造部材２の重量との関係を関数として算出する。具体的には、関数算出部２３は、解析部２２における解析結果に対して応答曲面法を適用することにより、設計パラメータと、板骨構造部材２における座屈発生荷重及び座屈崩壊荷重の少なくともいずれか一方と、板骨構造部材２の重量との関係を関数として算出する。なお、本実施形態では、板骨構造部材２における座屈発生荷重を用いる場合について説明するが、板骨構造部材２における座屈崩壊荷重を用いる場合についても同様に適用可能である。また、関数算出部２３における関数算出の手法は、応答曲面法に限らず、他の関数化手法を適用することも可能である。
【００４６】
関数算出部２３では、解析部２２における解析結果に基づいて、設計パラメータと座屈発生荷重と重量との関係を関数表現に変換する。例えば、設計パラメータの組み合わせがＮのｎ乗通りとなっている場合には、解析部２２において、設計パラメータと座屈発生荷重と重量との関係がＮのｎ乗通り解析されたこととなる。しかしながら、解析部２２の解析結果は離散的である。このため、関数算出部２３では、離散的な解析結果に対して応答曲面法を適用し、設計パラメータと座屈発生荷重と重量との関係を近似的に関数化する。すなわち、設計パラメータと座屈発生荷重と重量との関係を連続的な数値結果として用いることができるようにしている。
【００４７】
図４に、関数算出部２３において算出した関数の例を示す。図４の例では、座屈発生荷重と、外板３の厚さと、補強材４の厚さとの関係が関数化（連続表現化）された例を示している。関数化することによって、離散的な解析結果を補完して、座屈発生荷重と、外板３の厚さと、補強材４の厚さとの関係を連続的に表現している。なお、図４では、関数を簡易的に表現するために３次元上にてイメージ化しているが、実際には、設定された設計パラメータの数によって多次元表現される。
【００４８】
演算部２４は、板骨構造部材２を有する船舶１（構造体）における荷重状態を演算し、解析部２２における解析結果に基づく情報を用いて、構造体の所定の設計要求を満たし、かつ重量が所定の重量閾値以下となる板骨構造部材２の設計パラメータのパラメータ値を演算する。なお、荷重状態とは、船舶１の各位置における圧縮荷重およびせん断荷重の状態である。また、構造体の所定の設計要求とは、例えば、最小座屈発生荷重や、最小座屈崩壊荷重等である。演算部２４は、解析部２２における解析結果に基づく情報として関数算出部２３において算出された関数を用いて、板骨構造部材２の設計パラメータのパラメータ値を演算する。すなわち、演算部２４は、関数算出部２３において算出された関数を用いることで、あらゆる設計パラメータの板骨構造部材２における座屈発生荷重と重量との関係を参照することができるため、設計要求を満たし、かつより軽量となる板骨構造部材２の設計パラメータのパラメータ値を演算することが可能となる。換言すると、演算部２４は、構造体の所定の設計要求、及び重量に対して、板骨構造部材２の設計パラメータのパラメータ値を最適化する。
【００４９】
演算部２４における設計パラメータの最適化処理の一例を説明する。
まず、演算部２４では、それぞれの設計パラメータに対して初期値を仮設定する。例えば、初期値は、板骨構造設計システム２０の使用者によって入力されることとしてもよいし、各設計パラメータに対して設定された上限値及び下限値に対する中央値としてもよい。
【００５０】
そして、演算部２４は、船舶１の実際の運用状態（外部から加わると推定される外力等）を考慮し、設計パラメータの値が仮設定された板骨構造部材２を有する船舶１の解析モデルを用いて、船舶１の各位置（板骨構造部材２の各区画位置）における荷重状態を解析する。荷重状態とは、圧縮荷重やせん断荷重である。すなわち、演算部２４では、設計パラメータが仮設定された板骨構造部材２を船舶１に用いた場合に、実際に船舶１の各位置に発生する圧縮荷重およびせん断荷重の状態を解析している。なお、荷重状態の解析については、船舶１の解析モデルに対して、例えば、線形有限要素解析（または、非線形有限要素解析）を行うことにより算出される。
【００５１】
そして、演算部２４は、船舶１の各位置における荷重状態に基づいて、船舶１の各位置の板骨構造部材２に対する設計要求を設定する。具体的には、演算部２４は、演算した荷重状態に対して板骨構造部材２が座屈しないように、荷重状態に所定のマージンを加味して設計要求を設定する。例えば、船舶１のある位置における圧縮荷重がＦである場合には、該位置における板骨構造部材２の区画に対する設計要求として、最小座屈発生荷重をＦ×１．１と設定する。すなわち、該位置における板骨構造部材２の区画の座屈発生荷重が最小座屈発生荷重（Ｆ×１．１）以上となれば、板骨構造部材２は設計要求を満たしていることとなる。
【００５２】
そして、演算部２４は、関数算出部２３において算出した関数を用いて、仮設定された設計パラメータに対応する板骨構造部材２の座屈発生荷重を特定し、船舶１の各位置における設計要求と、対応する位置における板骨構造部材２の座屈発生荷重とを比較する。具体的には、演算部２４は、板骨構造部材２の座屈発生荷重が設計要求（最小座屈発生荷重）以上となっているか否か（板骨構造部材２が設計要求を満たすか否か）を判定する。なお、設計パラメータが仮設定されているため、板骨構造部材２の座屈発生荷重は、関数算出部２３において算出した関数を用いて容易に取得できる。
【００５３】
そして、演算部２４は、設計パラメータが仮設定された板骨構造部材２が設計要求を満たす場合には、設定された設計パラメータのうち少なくとも１つの設計パラメータを、板骨構造部材２が軽量化する方向（強度が低下する方向）に変化させ、上記の演算部２４における処理を繰り返し実行する。例えば、設計パラメータとして外板３の厚さ、補強材４の厚さ、補強材４の高さ、及び補強材４のフランジ幅が設定されている場合には、外板３の厚さを仮設定された値に対して所定量だけ薄く設定し、再度船舶１の各位置における荷重状態を解析し、設計要求を設定して、設定後の設計パラメータにおける板骨構造部材２が設計要求を満たすか否かを再度判定する。
【００５４】
また、演算部２４は、設計パラメータが仮設定された板骨構造部材２が設計要求を満たさない場合には、設定された設計パラメータのうち少なくとも１つの設計パラメータを、板骨構造部材２の強度が向上する方向（重量化する方向）に変化させ、上記の演算部２４における処理を繰り返し実行する。例えば、設計パラメータとして外板３の厚さ、補強材４の厚さ、補強材４の高さ、及び補強材４のフランジ幅が設定されている場合には、外板３の厚さを仮設定された値に対して所定量だけ厚く設定し、再度船舶１の各位置における荷重状態を解析し、設計要求を設定して、設定後の設計パラメータにおける板骨構造部材２が設計要求を満たすか否かを再度判定する。
【００５５】
そして、演算部２４は、設計要求を満たし、かつ重量が所定の重量閾値以下となる板骨構造部材２の設計パラメータのパラメータ値を演算する。なお、重量閾値とは、板骨構造部材２の重量目標値として、例えば板骨構造設計システム２０の使用者等によって予め設定されるものとする。なお、重量閾値は重量の最軽量値よりも高い値に設定されているものとする。なお、演算部２４は、構造体の所定の設計要求を満たし、かつ重量が所定の重量閾値以下となる板骨構造部材２の設計パラメータのパラメータ値を演算するため、構造体の所定の設計要求を満たし、かつ重量が最も軽量となる板骨構造部材２の設計パラメータのパラメータ値を演算することも可能である。
【００５６】
このように、演算部２４では、関数算出部２３で算出した関数を用いることによって、設計パラメータが仮設定された板骨構造部材２の座屈発生荷重と重量の関係を容易に取得することが可能となる。このため、関数算出部２３で算出した関数を用いることで、設計要求を満たし、かつ重量がより軽量となる板骨構造部材２を効率的に特定することが可能となる。
【００５７】
また、演算部２４では、船舶１の各位置における荷重状態に基づいて、船舶１の各位置の板骨構造部材２の区画に対する設計要求を設定し、該区画ごとに、設計要求を満たし、かつ重量が所定の重量閾値以下となる板骨構造部材２の設計パラメータのパラメータ値を演算している。このため、板骨構造部材２の区画ごとに設計パラメータのパラメータ値を最適化できる。なお、演算部２４では、複数の区画をまとめて１つの領域（単位領域）とし、単位領域毎に設計パラメータのパラメータ値を最適化してもよい。具体的には、演算部２４は、板骨構造部材２から構成される構造体において、所定の単位領域毎に荷重状態を演算し、解析部２２における解析結果に基づく情報を用いて、構造体の所定の設計要求を満たし、かつ重量が所定の重量閾値以下となる板骨構造部材２の設計パラメータのパラメータ値を単位領域毎に演算することとしてもよい。
【００５８】
なお、演算部２４における板骨構造部材２の設計パラメータの最適化処理は、上記方法に限らず、例えば、関数算出部２３において算出された関数を用いて、遺伝的アルゴリズムを適用することも可能である。また、演算部２４では、関数算出部２３において算出された関数を用いることで、あらゆる設計パラメータの板骨構造部材２における座屈発生荷重と重量との関係を参照することができるため、他の最適化手法を用いることも可能である。
【００５９】
また、演算部２４では、各設計パラメータが最適化された板骨構造部材２を用いた船舶１において、実際の運用で最も荷重が大きくなる外力条件に基づいて解析を行い、安全性を検証することとしてもよい。
【００６０】
次に、上述の板骨構造設計システム２０による設計処理について図５を参照して説明する。図５に示すフローは、例えば、板骨構造設計システム２０の使用者等によって設計処理の開始の指令が入力等された場合に実行される。
【００６１】
まず、板骨構造部材２における所定の設計パラメータに対して、複数通りのパラメータ値を設定する（Ｓ１０１）。
【００６２】
次に、設定されたパラメータ値を用いて、板骨構造部材２の解析モデルに対して線形有限要素解析を行い、解析した板骨構造部材２における座屈発生荷重と、板骨構造部材２の重量とを演算する（Ｓ１０２）。
【００６３】
次に、解析結果に基づいて、設計パラメータと、板骨構造部材２における座屈発生荷重と、板骨構造部材２の重量との関係を関数化する（Ｓ１０３）。
【００６４】
次に、算出された関数を用いて、構造体の所定の設計要求を満たし、かつ重量が所定の重量閾値以下となる板骨構造部材２の設計パラメータのパラメータ値を演算する（Ｓ１０４）。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態に係る板骨構造設計システム、板骨構造設計方法、及び板骨構造設計プログラムによれば、複数通り設定されたパラメータ値を用いて、板骨構造部材２の解析モデルに対して線形有限要素解析を行うため、板骨構造部材２レベルにおけるパラメータ値と、座屈発生荷重および／または座屈崩壊荷重と、重量との詳細な関係を解析することができる。そして、板骨構造部材２を有する構造体レベルで荷重状態を演算し、解析結果に基づく情報を用いることで、構造体の所定の設計要求を満たし、かつ重量が所定の重量閾値以下となる板骨構造部材２を効率的に設計することが可能となる。例えば、従来の板骨構造部材２の設計手法では、耐荷重性を重視して、板骨構造部材２が重量化してしまう傾向にあった。しかしながら、板骨構造部材２レベルにおいて線形有限要素解析を行い、板骨構造部材２を有する構造体レベルにおいて、解析結果に基づいて設計パラメータを設計要求および重量に対して最適化するため、構造体の実態強度等により適応し、より軽量化を図ることが可能となる。また、板骨構造部材２レベルにおいて線形有限要素解析を行うため、解析の処理負担や処理時間等を低減することができる。
【００６６】
また、解析結果に基づいて、設計パラメータと、板骨構造部材２における座屈発生荷重及び座屈崩壊荷重の少なくともいずれか一方と、板骨構造部材２の重量との関係を関数として算出するため、解析結果が離散的な値であっても、近似的に連続的な関数を算出することができる。すなわち、解析結果の数を抑制することが可能となり、解析の処理負担を軽減できる。また、連続的な関数を得ることができるため、板骨構造部材２の設計パラメータのパラメータ値としてより最適な値を算出可能となる。
【００６７】
また、解析結果に対して応答曲面法を適用することにより関数を算出することとしたため、解析結果が離散的な値であっても、近似的に連続的な関数を算出することができる。すなわち、解析結果の数を抑制することが可能となり、解析の処理負担を軽減できる。また、連続的な関数を得ることができるため、板骨構造部材２の設計パラメータのパラメータ値としてより最適な値を算出可能となる。
【００６８】
また、板骨構造部材２の設計パラメータとして、板状部材（外板３）の厚さ、補強材４の厚さ、補強材４の高さ、及び補強材４の長手方向に直交する幅（補強材４のフランジ幅）、及び補強材４間の距離の少なくともいずれか１つを含むこととしたため、構造体の所定の設計要求を満たし、かつ重量が所定の重量閾値以下となる板骨構造部材２の設計パラメータのパラメータ値を効率的に設定することが可能となる。
【００６９】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る板骨構造設計システム、板骨構造設計方法、及び板骨構造設計プログラムについて説明する。
上述した第１実施形態では、演算部２４は、解析部２２における解析結果に基づく情報として関数算出部２３において算出された関数を用いて、板骨構造部材２の設計パラメータのパラメータ値を演算することとしていたが、本実施形態では、演算部２４は、解析部２２における解析結果に基づく情報として、補正された板骨構造部材２に固有のパラメータを用いて、演算式により、板骨構造部材２の設計パラメータのパラメータ値を演算する。以下、本実施形態に係る板骨構造設計システム２０、板骨構造設計方法、及び板骨構造設計プログラムについて、第１実施形態と異なる点について主に説明する。なお、本実施形態では、簡単化のために、板骨構造部材２の区画における外板３に対して設計パラメータの最適化を行う場合について説明する。なお、補強材４に対する設計パラメータの最適化については、以下に説明する外板３の場合と同様に適用可能である。
【００７０】
本実施形態における板骨構造設計システム２０では、図６に示すように、関数算出部２３に替えて、補正部２５を備える。
【００７１】
補正部２５は、解析部２２における解析結果に基づいて、座屈発生荷重及び座屈崩壊荷重の少なくともいずれか一方が演算可能な演算式に用いられる固有のパラメータを補正する。なお、本実施形態では、座屈発生荷重が演算可能な演算式を用いる場合について説明するが、座屈崩壊荷重が演算可能な演算式を用いる場合についても同様に適用可能である。
【００７２】
例えば、補正部２５では、板材（外板３や補強材４）の座屈発生荷重（座屈発生応力）σｃｒが演算可能な演算式として、以下の（１）式を用いる。
【００７３】
【数１】
2020021234.tif 000003
【００７４】
（１）式において、Ｅはヤング率であり、νｅは弾性ポアソン比であり、ｔは板材の板厚であり、ｂは板材の板幅である。なお、板材が外板３である場合には、板材の板厚ｔは外板３の厚さに対応し、板材の板幅ｂは外板３の板幅（補強材４間の距離）に対応するものとする。
【００７５】
（１）式におけるｋｃは、演算式に用いられる固有のパラメータであって、例えば、図７に示すような設計チャートから適切な値を選定して用いる。なお、図７の設計チャートにおける横軸は、板材の板幅ｂに対する板材の高さａの比で表されている。本実施形態では、板材の板幅ｂは、外板３の板幅（縦補強材４ｖ間の距離）に対応し、板材の高さａは、外板３の高さ（横補強材４ｈ間の距離）に相当するものとする。なお、本実施形態において、（１）式を用いる場合には、設計パラメータとして、少なくとも、外板３の板幅ｂと、外板３の高さａと、外板３の板厚ｔが設定されており、解析部２２において解析が行われるものとする。
【００７６】
ｋｃは、区画間接続部剛性にかかるパラメータであって、周囲に対する板材の固定状態に依存している。図７の設計チャートでは、ｋｃが、板材の固定状態に応じて５通り（Ａ〜Ｅ）表されており、Ａが最も板材の固定状態が高く、Ｅが最も板材の固定状態が低い場合を仮定している。すなわち、板材の固定状態が高い（板材がより完全に固定されている）ほど、ｋｃの値は高くなる。
【００７７】
（１）式に用いられるｋｃは、設計チャートより選定可能であるが、一般的な設計チャートは図７に示されるように、板材の固定状態の仮定が数通りしかない。このため、実際の板材の固定状態により適応した仮定をすることは困難である。例えば、実際の板材の固定状態がＡとＢとの中間程度である場合であっても、安全性を考慮して設定要求を確実に満たすために、板材の固定状態がＢと仮定される。しかしながら、このように板材の固定状態が実際の固定状態よりも低いものとして仮定された場合には、ｋｃが小さな値となってしまうため、例えば板材の板厚ｔを余計に厚くする設計となり、板材が重量化してしまう。すなわち、設計チャートをそのまま用いて固有のパラメータを選定しようとすると、強度面に偏った設計となり、板骨構造部材２の軽量化を図ることが困難であった。
【００７８】
そこで、補正部２５は、実際の板材の固定状態により適応した仮定をするため、すなわち、より適切なｋｃの値を特定するために、解析部２２における解析結果に基づいて、ｋｃ（固有のパラメータ）を補正する。なお、本実施形態では、（１）式を適用する板材を外板３に限定して説明するが、補強材４についても同様に適用可能である。
【００７９】
まず、補正部２５は、解析部２２における解析結果に基づいて、（１）式をｋｃについて解く。具体的には、補正部２５は、解析部２２における解析結果から、外板３の板幅ｂと、外板３の高さａと、外板３の板厚ｔと、座屈発生荷重σｃｒとの関係を複数パターン取得する。そして、それぞれのパターンにおいて、外板３の板幅ｂと、外板３の板厚ｔと、座屈発生荷重σｃｒとを（１）式へ代入し、（１）式をｋｃについて解くことで、複数パターンのｋｃの値を取得する。なお、ヤング率Ｅと弾性ポアソン比νｅは定数であるため既知である。
【００８０】
そして、補正部２５は、それぞれのパターンにおけるｋｃと該パターンにおける外板３の高さａ及び外板３の板幅ｂとを用いて、図８に示すように設計チャート上に各パターンのｋｃをプロットする。なお、プロットされたｋｃの値は離散的であるため、例えば最小二乗法等を用いた近似手法によって各ｋｃのプロット間の値を補完してもよい。
【００８１】
このように、補正部２５では、解析部２２における解析結果に基づいて、座屈発生荷重が演算可能な演算式に用いられる固有のパラメータであるｋｃを補正する。解析部２２による解析結果を用いてｋｃを補正するため、より実際の特性に則したｋｃを設定することができる。
【００８２】
本実施形態における演算部２４は、解析部２２における解析結果に基づく情報として、補正部２５により補正されたパラメータを用い、演算式により、板骨構造部材２の設計パラメータのパラメータ値を演算する。演算部２４は、補正部２５により補正されたパラメータ（ｋｃ）を用いているため、より実際の特性に則した設計パラメータのパラメータ値を演算することができる。
【００８３】
演算部２４における設計パラメータの最適化処理の一例を説明する。
まず、演算部２４では、板骨構造における外板３の設計パラメータの初期値を仮設定する。そして、演算部２４では、船舶１の実際の運用状態（外部から加わると推定される外力等）を考慮し、設計パラメータが仮設定された板骨構造部材２を有する船舶１の解析モデルを用いて、船舶１の各位置（板骨構造部材２の各区画位置）における荷重状態（圧縮荷重やせん断荷重）を解析する。
【００８４】
そして、演算部２４は、船舶１の各位置における荷重状態に基づいて、設計要求を設定する。具体的には、演算部２４は、演算した荷重状態に対して板骨構造部材２が座屈しないように、荷重状態に所定のマージンを加味して、板骨構造部材２における板材（外板３や補強材４）に対して設計要求を設定する。本実施形態では、演算した荷重状態に基づいて、外板３に対する設計要求（最小座屈発生荷重）を設定する。
【００８５】
そして、演算部２４は、船舶１の各位置における設計要求と、対応する位置における板骨構造部材２の外板３の座屈発生荷重とを比較することによって、設計パラメータが仮設定された板骨構造部材２が設計要求を満たすか否かを判定する。なお、設計パラメータが仮設定されているため、板骨構造部材２の外板３の座屈発生荷重は、（１）式及び補正したｋｃに基づいて容易に取得できる。
【００８６】
設計パラメータが仮設定された板骨構造部材２が設計要求を満たす場合には、仮設定した設計パラメータの値を、板骨構造部材２が軽量化する方向（強度が低下する方向）に変化させ、上記の演算部２４における処理を繰り返し実行する。例えば、設計パラメータである外板３の板幅ｂと、外板３の高さａとを固定値とし、外板３の板厚ｔを所定量だけ薄く設定する。そして、設定後の設計パラメータにおいて、再度船舶１の各位置における荷重状態を解析し、設計要求を設定して、設定後の設計パラメータにおける板材が設計要求を満たすか否かを再度判定する。
【００８７】
また、設計パラメータが仮設定された板骨構造部材２が設計要求を満たさない場合には、仮設定した設計パラメータの値を、板骨構造部材２の強度が向上する方向（重量化する方向）に変化させ、上記の演算部２４における処理を繰り返し実行する。例えば、設計パラメータである外板３の板幅ｂと、外板３の高さａとを固定値とし、外板３の板厚ｔを所定量だけ厚く設定する。そして、設定後の設計パラメータにおいて、再度船舶１の各位置における荷重状態を解析し、設計要求を設定して、設定後の設計パラメータにおける板材が設計要求を満たすか否かを再度判定する。
【００８８】
そして、演算部２４は、構造体の所定の設計要求を満たし、かつ重量が所定の重量閾値以下となる板骨構造部材２の設計パラメータのパラメータ値を演算する。なお、演算部２４は、構造体の所定の設計要求を満たし、かつ重量が所定の重量閾値以下となる板骨構造部材２の設計パラメータのパラメータ値を演算するため、構造体の所定の設計要求を満たし、かつ重量が最も軽量となる板骨構造部材２の設計パラメータのパラメータ値を演算することも可能である。
【００８９】
このように、本実施形態における板骨構造設計システム２０では、板骨構造部材２を構成する板材の固定状態に依存するパラメータｋｃを実際の板材の固定状態に適応するように補正しているため、より適切なｋｃを用いて最適な板骨構造部材２の設計パラメータのパラメータ値を演算することが可能となる。
【００９０】
なお、本実施形態における演算部２４では、一例として、設計パラメータである外板３の板幅ｂと、外板３の高さａとを固定値とし、外板３の板厚ｔを変化させることしているが、外板３の板厚ｔを変化することに限定されず、外板３の板幅ｂや外板３の高さａを変化させることとしてもよい。
【００９１】
また、本実施形態では、座屈発生荷重が演算可能な演算式として、（１）式を例示して説明しているが、座屈発生荷重及び座屈崩壊荷重の少なくともいずれか一方が演算可能な演算式であれば他の演算式を用いることも可能である。また、補正部２５によって補正するパラメータは演算式に依存するため、補正部２５における補正対象についても適切に設定できる。
【００９２】
次に、上述の板骨構造設計システム２０による設計処理について図９を参照して説明する。図９に示すフローは、例えば、板骨構造設計システム２０の使用者等によって設計処理の開始の指令が入力等された場合に実行される。なお、第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【００９３】
Ｓ１０１及びＳ１０２の処理後、解析結果に基づいて、座屈発生荷重が演算可能な演算式に用いられる固有のパラメータを補正する（Ｓ２０３）。
【００９４】
次に、演算式に対して補正されたパラメータを適用することによって、構造体の所定の設計要求を満たし、かつ重量が所定の重量閾値以下となる板骨構造部材２の設計パラメータのパラメータ値を演算する（Ｓ２０４）。
【００９５】
以上説明したように、本実施形態に係る板骨構造設計システム、板骨構造設計方法、及び板骨構造設計プログラムによれば、演算式に用いられる板骨構造部材２に固有のパラメータを、解析結果に基づいて補正することとしたため、演算式及び補正した該パラメータを用いて、実際の構造体により適応してより精度高く座屈発生荷重および／または座屈崩壊荷重が演算可能となる。このため、構造体の所定の設計要求を満たし、かつより軽量な板骨構造部材２を設計可能となる。
【００９６】
本発明は、上述の実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施が可能である。なお、各実施形態を組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１      ：船舶
２      ：板骨構造部材
３      ：外板
４      ：補強材
４ｈ    ：横補強材
４ｖ    ：縦補強材
５      ：区画
２０    ：板骨構造設計システム
２１    ：パラメータ値設定部
２２    ：解析部
２３    ：関数算出部
２４    ：演算部
２５    ：補正部
１００  ：構造解析・評価システム
【図１】
2020021234.tif 000004
【図２】
2020021234.tif 000005
【図３】
2020021234.tif 000006
【図４】
2020021234.tif 000007
【図５】
2020021234.tif 000008
【図６】
2020021234.tif 000009
【図７】
2020021234.tif 000010
【図８】
2020021234.tif 000011
【図９】
2020021234.tif 000012
【図１０】
2020021234.tif 000013