本調査研究はモーターボート競走公益資金による剛日本給魚振興会の補助金を受けて実施したものである研究資料 No. 397第２ ０ ７研究部会船競構造の強度評価と管理目標の定量化の調査研究成果報告書3平　成　５　年月社社団団法法人日紹本　造究　協研金
はは
し

本報告書は、平成２年度から４年度に日本船舶摄興会の補助事業として、日本造船研究協会第２０７研究部会において実施した「船殻棒造の強度評価と管理目標の定盘化の調査研究」の３ケ年の研究成果をとりまとめたものである。
第２０７研究部会委員名簿
(敬称略、順不同)部会長藤田代表幹事大石格納
恂(石川島播磨重工楽) (H. 2~4)接H井造(敬称略、順不同) #l相大石剛（三中田宜久(三具仁保後川
姫遼辺孝和(三前田共造紹) (H. 4)船) (H. 2~4)想覧井紀之(川理(石川島播磨重工楽) (H. 2~4)徹(日X校恤(石川島播磨蛋工紫) (H. 2~4)谷は友飯鳥正明(住友重機械工楽) (H.2~4)佐藤博一(日
管) (H. 2-3)関浜昌弘(日立造格車H船) (H. 2~4)状見管) (H. 4)楽) (H. 2~4)川野始(三業) (H. 2-4)大大勇(九州大学名誉教授) (H. 2~4)隆(船船技術研究所) (H. 2~4)造海東興重
幹事会委員名摩
大崎銘後藤隆昭(日ワーキンググループ１委員名簿(平成２年度～４年度) (敬称略、順不同) #l査大坪英臣(東鉄等仁保治(三参具都井道藤久芳(船舶技術研究所) (H.2~3)
小林雅志(三川井浩生(住友重機械工業) (H. 2~3)九鳩孝遼(住友重機娘工楽)(H.4)協力者北村充(広良大ワーキンググループ２委員名簿(平成２年度～４年度) (敬称略、順不同) #l査野本敏治(東鉄事委具角
ワーキンググループ３委員名簿(平成２年度～４年度) (敬称略、順不同) #権町田鉄事後川
委具高田康光(大(テクノス-パ-ライナ) (H. 4)ワーキンググループ４委員名簿(平成３年度～４年度) (敬称略、順不同)査板垣浩(横浜国立大学) (H.3~4)事大石具大坪英臣(東
（　）内数字は就任年度を示す#主幹委
船奴隷造の信頼性向上に関してはとれまでに多くの研究が行われて来たが，最近のタンカーの損傷及びバルクキャリアーの鉱大損傷等は，人命の安全と海洋汚染防止の面から，船体構造に対する更なる償類性の向上を要請している。との様な状況下で本調査研究は，紛疫構造の情報性を工作精度，荷重のばらつき等を考慮して，より正確に辞価する手法を検討する目的で開始された。一般に船疫構造は，構造の有する小さめの強度（R）と構造が受ける大きめの力（S）とから安全率λ = R ／ Sを求め，ｽが１より大きくなる様に設計されている。しかし，構造の強度を表わす值（Ｒ）は，その構造の材料や工作精度等によってばらつきを有している。一方，構造が受ける力（Ｓ）についても，船の航路や海象等によってばらつきがある。こうしたばらつきを考えると，同じ平均価をもつR，Sの値を採用しても，ばらつき如何によっては損傷の起る可能性が異なるととになる。とれは，とれまでの煉なＲ／Ｓによる確定論的設計法での評価では，信類性を正確に評価するととが難かしいととを示している。更に，選航中の腐食等の経年劣化の影撃により襟造の有する強度が変化した場合は尚更離しいととになる。そとで，本間査研究では，先ず解析精度，工作精度，船舶の運航状態の違い等が構造強度及び構造が受ける力等の算定へ及ぼす影響を定酸的に把握して，信頼性をより正確に辞価することを試みた。調査研究に当たっては大型パルクキャリアーを共通の検討対象船として採り上げ，総合的な信頼性の評価法を確立することを目的として平成２年度より３年計画で以下に述べる4つのワーキンググループで調査研究を行った。本報告郡は，この３年間の調査研究結果の成果報告春である。
WG 1 ……構造解析手法と発定構度
与えられた荷重条件下での骨組やＦＥＭなどの各種モデル化による応答照析精度の検討，降伏や座屈などの強度評価目的に対する有限要素法手法の適用性検討及び最終強度解析に用いられる手法の妥当性の検討等を行った。 WG 2 ……材料・工作の不整量と強度変化工作不整による強度低下，即ち溶接形状，目透い，初期変形等による酸労強度低下，応力上昇，崩壊強度の低下の推定アルゴリズム等の検討を行い，実例について試計算を行ってその手法を想案した。更に，具体的な工作不整に起因する損傷例の分類を行い，工作管理のあるべき姿について検討を行った。 WG 3……股計条件と寿命管理故浪荷重によって船体に加わる変動荷重・圧力に関して大型ベルクキャリアーを例に検討し，疲労強度を計算する場合の設計荷重設定法をまとめた。又，鍑労強度を推定する方法として各租手法を示し，その手法の適用法を明らかにした。更に，変動荷重下での疲労試験を実施し，銭労強度評価法を検討し提案した。又，とれ等疲労強度解析のベースとなる実船データ計測の方向付けについても提案した。
WG 4 ……総合的な強度評価法
平成３年度より上記ＷＧ１～３をまとめて，総合的な強度評価法を作成する目的で発足した。総合的強度評価フローの検討を行い，強度を評価するのに必要な要因について検討した。次に，それぞれの要因に含まれているRandomness或いはUncertaintyを如何にして評価に取り込むかを，借頼性工学の手法を用いて検討し、更に撤額船を対象とした試解析によりその手法を具体的に検証した。更にはベイズモデルを用いて，損傷或いは検査結果をもととした強度評価についても营及し，検査計画の合理的立案法についても検討した。

1.1 まえがき
有限要素法（ＦＥＭ = Finite Element Method）に代表される構造解析手法は今日では大型タンカーやパルクキ+リアなどの設計において必要不可欠の道具として定務してきている。数価特造解析技術の実紛構造設計への適用は昭和40年代から始まったが，当初は骨組構造解析が主流であった。その後平面ＦＥＭを用いた，より忠実なモデルによる解析を行うようになった。更に，とと数年前よりコンピュータの大容叠化・高速化に加えＦＥＭ解析の入出力を効率的に行うＰＲＥ／POST PROCESSORなどの進歩により３次元ＦＥＭモデルが日常的に取り扱われるようになってきている。とうした構造解析技術の設計での活用法は詳細な応力解析による強度確認と合理的構造配置および寸法の決定にある。ところで，一般に構造物を設計するステップは，構造物に作用する荷蛋／応力（Demand )算定と構造物の有する強度（Capacity）算定とから襟造物を評価（ Assessment ）する過程から成り立っている。現在，設計で用いられているＦＥＭの多くは船极協会などの規定による荷重を用いての応力解析にあてられており，上記のDemand 算定の一部であるといえる。しかしながら，とのDemand算定においてＦＥＭなどの構造解析手法を適用する場合，構造設計者は得られる解の精度を充分把握した上で設計を行う必要がある。この算定精度に影響を及ぼす要因は，骨組やＦＥＭなどへのモデル化の方法，モデル化の範囲，ＦＥＭにおけるメッシュの大きさなどである。また，ときおり実施されるCapcity算定一例えば段終強度解析についても上記と同様，モデル化の範囲など算定結度に及ぼす影響について記らかにしておく必要がある。精治酸計者としては，解析結果を真の解に近づけより合理的な構造を実現するのが目標であるが，酸計因子は不確定の要因を含むものが多い。不確定要因は披浪荷표のどとく本質的にRandomなものと，解析技術の進歩により明らかにできるUncertaintyの部分とに分けて考えることができる。本来では一応荷重は与えられているものと考え，精造解析手法の違いによる算定精度の変化を明らかにすること一Uncertaintyの解明一を目的とする。本研究の実施に当たっては，仮想の構造要素ではなく実際の設計を念頭において実船構造を対象としてとりあげ，扱々な構造解析はとの構造に対して実施し，構造物に対する解析算定精度を研究する。対象船としては造船会社の違いによる帶造株式に変化が少ない大型の撤辞貨物船をとり挙げる。本船の主要目は以下の通りである。 Lpp × B × D ～ d = 276 m × 45m × 24.2 m ～ 16.5 m ( 150,000 D W T )なお，許容応力や座屈安全牢などについては別の場で討議されるべきものと考え本研究からは除外し，モデル化などの相途による応客価の変化に焦点を当てて研究を進める。また，今後の強度評価法の進展を見込んでCapacity弊定の一つである最終強度弊定解析手法とついても調査する。
1. 2
船体構造設計においては強度を便宜上，以下の３つに分けて考えることが多い。 •縦強皮………船体全体を一本の欠と見做したときの強度で縦曲げや剪断強度など•横強度………船体機断面を構成する部材（横隔壁，横桁など）の強度•局部強度………横桁で支えられた疑巡肋骨などの小骨や，これらで囲まれた板パネルの強度以上の強度のうち，一般に鞍強度および局部強度は簡単な船級規則算定式に基づいて検討し，部材寸法を決定している。しかしながら横強度については各部材単独で境界条件を設定して精度の高い簡易算式を与えることは一般に難しく，通常何らかの形で構造解析（直接強度計算）を行う必要がある。また，船体構造方式によっては疑強度と横強度との相互作用を考えなければならない場合もある。なお実際の部材寸法は，その他振動面からの要求により決まるとともある。本研究の実施に先立ち，まず実際の設計現場においてどのような特造解析法が使われているかについて，本ＳＲ参加会社８社を対象としてアンケート調査を行った。その結果，バルクキャリアやタンカーなどの一般商船の構造解析においてＦＥＭ計算は，ほぼ全社で毎船どとに行われ，応力，度屈さらには按労強度の幹価に用いられているととがわかった。各社共ＦＥＭが主体であるが，骨組計算は•骨組計算で十分と思われる場合(バルク,コンテナの二面底など) ・初期検討のため（構造配置の検討，部材形状変更） • ＦＥＭ計算のための境界条件（複部材からの変位，境界力）の算出など補助的な手段として用いられている。アンケートでは，解析を行う際に担当者が直面している疑問点などについても同時に調査したが，ＦＥＭメッシュの大きさと許容応力との関係，ＦＥＭ計算におけるモデル化の範囲，塊界条件，陸屈強度評価でのモデル化の方法などの点が挙げられた。本研究では，とれらの疑問点についても回答を得るべく検討を行った。
1. 3
1.3.1 はじめに
F E Mなどの直接強度許弊に基づいて横強度部材を設計する場合は一般に，算定応力値と許容応力値との比較や鹿邑強度との照査を行っている。本研究ではとのような設計プロセスを念頭において解析対象の大型バルクキャリアの中央部貨物館について板骨要素モデルによるＦＥＭ計算と，平面骨組計算（ＬＲＳ　ＤＣＰＤ）および立体サンドイッチ構造モデル（ＮＫ　ＢＣＳＴＡＰ）による計算を実施し，構造モデル（骨組構造や板骨ＦＥＭ構造）の選定やモデル化の範囲，手法および境界条件などが解の精度に与える影響について検討を行った。まず，モデル化の範囲について図1. 1に示すように，中央部貨物館の模隔壁を挟んだ（1／2＋1／2）HOLD, (1+1／2) HOLD,さらに１／２貨物館全体まで拡大して実施し,それぞれの計算結果としての応客の差を検討して，モデル化の範囲，境界条件の設定方法や精造自重の影響などに対する考察を加えた。以上の検討は，まず，バラスト状態（平水中）について行ったが，バルクキャリアの設計上不可欠な荷重条件である鉱石の隔給欲み状態（船長方向のモデル化範囲は，鉱石の隔給欲み状態に対しては前後面で対称条件を用いた( 1 ／ 2 + 1 ／ 2 ) H O L Dで近似的に十分である）とついても，同様の計算を実施し，構造モデルによる差異について検討した。本研究で実施した標造解析を表1. 1に示す。
また，ＦＥＭ計算結果に対する応力誤差解析として，（１／２＋１／２）ＨＯＬＤモデルについての計算結果，二重度ＧＩＲＤＥＲ嫦部，およびビルジ部を合んだ二重底ＦＬＯＯＲについてのズーミング解析結果に対する誤差解析を実施し，メッシュ分割などモデル化の妥当性を検討した。また，この検討に当たりズーミング範囲のとり方についての考え方を整理した。
1.3.2 有限要素法解析
(1)モデル化と応答解析補度(a)   モデル化範囲とこで検討したＦＥＭモデルを図1. 2から図1. 4に示す。なお1 ／ 2全体貨物館モデルについては,想いメッシュで分割したモデルで解析した後に，群細モデル（１／２＋１／２）ＨＯＬＤにつないで解析した結果について評価した。パラスト状態における解析結果の一例を図1. 5に示す。この結果で代表されるように，部材寸法を決めるFL OOR端部やＧＩＲＤＥＲ端部の応力のモデル化範囲の途い(モデル後端での境界条件の違いを含む)による笠與は高々数パーセントであった。ただし，内底板や船底外板など船体縦曲げ応力が生じる部材では船長方向のモデル化範囲による差が出たが，とれを簡易計算で補正すると全てのモデルはほぼ同等の結果を与える。すなわち、ＦＬＯＯＲやＴＲ．ＢＨＤなどの横部材や局部的応力集中が問題となるＧＩＲＤＥＲ端部の応力応答解析に当たっては, ( 1 ／ 2 + 1 ／ 2 ) HOLDのモデル化範囲で十分であるといえる。 (b)　物造モデルの選定パラスト状態における各物造モデルでの応力発定結果によると，総じてモデル化範囲の差異は少ないものの精造モデルー骨組，サンドイッチ，ＦＥＭーの差による影響が大きくでている。この原因を調べるために各F L O O R端部およびG I R D E R端部における剪断力をひろい出しF L O RとG I R D E Rとの荷瓶分担の状況を闘べた。結果を図1. 6に示すが，特にととで用いた平面骨組計算ではＧＩＲＤＥＲの荷取分担がＦＬＯＯＲに比べて過大であるととがわかる。との原因は骨組モデルにおけるビルジホッパーの扱り剛性の与え方などにあると考えられる。またFLOORやG I R DERの軸（応）力評価に当たっては解析上の仮定によるものであるがＦＥＭ以外は正しい解を与えない場合があることがわかった。すなわち応答解析精度向上のためには部材を忠実にモデル化したＦＥＭの方が望ましいが，脅組構造などの箇易化したモデルを用いる場合には解析上の仮定や副性の与え方などに充分注意を払う必要がある。
(2)　支持条件などの影響
(a)　上下方向支持方法の影響
部分構造をとり出した場合，一般に外水圧と貨物荷重とはバランスしていない。本解析では，換稱鍍／上甲板／側外板の交点で支持し，上下方向の不釣合力を分布剪断力として横隔壁位置の側外板に負荷しているが，分布剪断力を与えず不釣合力を残したままその影響を調べた。との場合，支持点近傍以外の他の応力への影響はほとんどなかった。
(b)　前後方向文持方法の影響
前後続で対称条件を用いたが，サンドイッチ精造モデル（ＮＫ　BCSTAP）による計算のように非換出倉(バラスト状態ではORE  HOLD )側のモデル端の船長方向変位を自由かつ断面内一定として影響をみた。その結果，G I RDERの軸力がわずかに増加したが，その他への影響はほとんどなかった。
(c)　物造自由の影響
通常の構造計算では貨物が軽い場合を除き構造自重は考慮されないが，実船の構造自重を負荷して応力価への影響を調べた。その結果，応力値は３劣程度増加した。本荷重条件とは逆に上向き荷重が主体の場合には応力値は減少するととが考えられるが，いずれにしても応答値への影響は小さいと考えられる。以上から上述の支持条件などの影響は大へん小さいことがわかった。 (3)　メッシュサイズの影響一般に用いられている変位法に基づくＦＥＭで応力が集中する箇所においてメッシュを細かく切ると応力が上昇し厳密解に近づいていく。本研究では，バルクキャリアの応力集中部の代表例としてＧＩＲＤＥＲ端部およびＦＬＯＯＲ端部について，メッシュサイズを変化させてその稼子を調べた。とれらのうちＧＩＲＤＥＲについての結果を図１.７に示す。との解析結果は実船における応力集中部の詳細な応力の程度を表わしている。すなわち，通常降伏強度については前述の貨物納モデルに示されるような１ロンジスペース程度のメッシュサィズの応力値を許容応力と比較するととにより設計を行っているが，このときの辟細応力分布は例えば図1. 8のようになる。すなわち，メッシュサイズの細かさと許容応力との関係については本図などを参考に考えるととができるであろう。
(4)　応力誤差解析
本調査研究では，中央部貨物館モデル，GIRDER端邸モデルおよびFLOORモデルについて応力誤差解析を行った。ととではＧＩＲＤＥＲ端部モデル（図1. ７参照）でズーミング解析を行った場合における応力誤差解析の例を図1. 9に示す。本図により応力策中部のメッシュの細分割によってＦＥＭ解の精度をかなり向上させうるととが定盤的に把握できた。その他，三角形要菜を用いると誤差がふえるのでなるべく四辺形要菜で分割するととが望ましいととなどもわかった。
1.4
1.4.1   はじめに
前節までは主として応答解析（Demand）について述べたが，本節では強度（Capacity）についての闘査研究結果について報告する。とれまで船殺規則などでは直接，強度に言及せずに過去の実教や経験を踏まえての許容応力(安全率)ベースで部材寸法を定めている。しかしながら，万が一許容応力を超えたとき何が起こるかを把握しておくととは船体物造の安全性を論じるときに重要なポイントとなる。近年，窩張力鋼の大幅な採用，構造解析技術の向上及び計算機の高速化などにより，構造設計において有限要条法による大規模な構造解析が行われるようになったが，現在の設計法は，精造部材毎に設計基準を満足するように部材寸法を決めるため，全体強度と局部強度とのパランスを取りにくいという欠点がある。したがって将来は局部強度から全体強度までを一貫して評価し，さらに最終強度までを考慮した構造情類性手法を設計に導入すべきであると考えられる。その際，最終強度の推定法（非検形構造解析を船体構造に適用する技術）が重要となり，短時間で実用的な精度を持つ級高耐荷力を推定するため，設計者は非線形解析に習熟する必要があると考える。そとで本研究では，上記の事項を念頭において本ＳＲで解析対象としているバルクキャリアを供試船として，座屈および殺終強度解析について検討を行った。
1.4.2
(a)　板付ロンジの最終強度解析まず，猛本的な例題として圧縮荷宜を受ける供試船のデッキロンジをとりあげ，汎用有限要梨法コードを含む非級形解析コードを用いて弾塑性大携み解析のベンチマークテストを実施した。モデル化範囲及びモデル図を図1.10に示す。解析に当たっては初期携み形状として座屈故形と痩せ馬故形の２通りを考え，また娶秦分割数を変化させて実施した。結果の一例を図1.11に示すが，どの解析コードもほぼ同程度の最終強度を与えている。しかし級高荷重後の挙動についてはコード間に差異があるととがわかった。また要茶分割のサイズは座屈の１半放形を８分割する程度で十分であることもわかった。さらにとの知見を踏まえ、板付のボトムロンジ（横荷重も考慮）なども解析し，船体標造の级総強度を考えるに際しての猛礎データを得た。 (b)　部分釋造の座屈解析1. 3. 2で述べたようにＦＥＭにより応力分布を許寮した後に，座屈強度の評価を行おうとする場合に，２通りの方法がある。簡単な方法としては，当該箇所を周辺支持の矩形板と仮定し，その平均応力と矩形板の縦横比および周辺の境界条件をパラメータとした座屈略算式から座屈応力を算定することができる。しかし，当該箇所が彼雑な形状をしており矩形板に置き換えるのに無理がある場合あるいは境界条件や応力分布が複雑な場合には， F E M計算を用いて直接座屈固有価を算定するととが必要となる。ととでは二蛋度のフロアパネル対象として，ＦＥＭによる弾性応力計算および座屈固有位計算を行い，ＦＥＭ解析精度に対するモデル化の影響を検討した。図1.12に解析対象パネルと座屈固有値解析の結果の一部を示す。最も誤差が大きいのは剪断荷重を受ける場合であるが，計算効率も勘案してパネル当り線形要菜で８×20程度の分割が実用的であるととがわかった。また実際の荷重条件のもとで得られた組合わせ応力下でのＦＥＭ固有値解は，船級略察式（例えばＬＲＳ　ＰＡＳＳ）にほぼ一致した。したがって特殊なパネル形状や境界条件などがなければ通常の船級略算式でよいことがわかった。
1.4.3 船体簡易最終殺強度解析
紛体馈断面は過大な殺曲げモーメントが作用すると，曲げ荷重の増加と共に断面を構成する殺部材がつぎつぎに座屈あるいは塑性崩壊し、やがて断面全体の崩壊に到る。とのような崩壊挙動の解析法として，材料非殺形性および幾何学的非験形を考慮した有限要条法が考えられるが，計算機の容量および計算時間の面から，大型構造に対して現状ではほとんど適用不可能と考えられる。そとで，有限要素法に代わる簡易計算法がいくつか担案されているが，ととでは，Smithの方法に改良を加えて供試船のペルクキャリアのホールド断面の崩壊挙動の解析を行った。改良点は，個々の縦通部材要菜の軸圧縮下における簡易計算法を新しく提案したととで，との計算法の妥当性は前述の有限要察法による結果などと比較するととにより確認している。解析結果の一例を図1.13に示す。供試船は弾性設計に基づいているためサギング，ホギング状態とも設計モーメント（静水中と放浪中縦曲げモーメントの和）に対し安全牢で1. 5程度の初期崩壊強度を示すが，殺終強度（殺高酎荷モーメント）はデッキ側が圧縮となるサギング状態の方が低く，また最終強度後の群力低下も著しい。とのととはએ終強度設計を行うときに注意を要する点である。
1. 5   あとがき
本致では，船体構造設計における構造解析の現状，モデル化と応答解析新度および最終強度解析について関査研究を実施した。まず，糖造解析の代表例として大型バルクキャリア中央部貨物飴をとりあげ，有限要案法，サンドイッチ構造および骨組構造でモデル化し応答解析を実施した。荷표条件としては，船長方向で対称な境界条件を設定しにくいペラスト状態（平水中）をまずとりあげ，モデル化範囲を（1／2＋1／2）HOLD，（1＋1／2）HOLDおよび貨物館全体の１／２の３通りに変えて解析を実施した。その結果，モデル化範囲を船長方向に延ばすととは船長方向の応力への影響はあるものの，慎方向応力や局部集中応力にはほとんど影響を及ぼさないととがわかった。従って， F L O O RやT R 、 B H Dなどの横部材や剪断が支配的なG I R D E Rの局部応力集中部の強度評価に対する船長方向のモデル化範囲は（１／２＋１／２）HOLD長さで十分であるととがわかった。またサンドイッチ構造や骨組構造を用いて同様のモデル化を行い解析を実施し，有限要素法の結果と比較した。有限要素法以外のモデル化においては，その特質を充分認識して結果を評価する必要があるととがわかった。また鉱石网舶積み（満載喫水で放の山谷考慮）についても解析を実施した。実際の船体構造設計においては船殺協会規則で規定される許容応力を判定基準としている。すなわち公称貨を対象としているが，設計者は自ら実施している解析結果がどの程度の誤差を含んでいるのかを把んでおくととは大事なととである。そこで上述の貨物館有限要素法モデルについて応力誤差解析を実施し，応力誤差の大きな部位および誤差の程度を明らかにした。さらに、との応力誤差がメッシュのサイズによってどのように変化するかをズーミングモデルで要来分割を系統的に変えて具体的に示した。次に降伏強度を基準とした許容応力畔価に関し，メッシュサイズと蘇定応力との関係を二重底のＧＩＲＤＥＲ縦部およびFLOORについて解析を実施し，許容応力基準で設計している場合のより厳密な応力分布を求めた。とれらはメッシュサイズを変えた場合にどのような許容応力を設定すべきかを考えるときの参考になると考えられる。また座屈強度評価に対する有限要素法の適合性について，ＦＬＯＯＲを対象として座屈固有値解析を実施し妥聚の種類の選び方やメッシュサイズの影響について検討を加えた。さらに本ＳＲ対象船のデッキロンジの最終強度試解析をいくつかの非検形解析コードを用いて実施した。との解析を通じて拘束条件の与え方やメッシュサイズの影響などを明らかにした。得られた知見を踏まえ，板付ボトムロンジなどについても最終強度解析を行い，船体梁の簡易最終強度解析へとつなげた。船体探に対する簡易最終強度解析においては，新しい手法を提案し，これを本ＳＲで対象としている大型バルクキ+リアへ適用してその有効性を確認した。との解析の中でサギング及びホギング状態における挙動の签異や初期崩壊強度，最終強度の違いが明らかにされた。本研究成果は将来の構造設計法を考えていく上で大いに役に立つであろうと考えられる。本研究では実組の貨物編構造を対象とし横強度に主眼をおいて，与えられた荷重のもとでの構造応答の解析精度を閥査し上述の成果を得た。今後の船体構造設計において直接強度計算がますます多用されてゆくと考えられるが，波浪荷重などを含めた実際の船体構造応答解析と降伏・座屈崩壊などの強度算定などにおけるさらなる精度向上への努力をつづけて行く必要があろう。 ARRANGEMEN Eneral GI R D E R ／F L O O R荷金分担比較（ B A L L A S T  H O L D内二重順10 1.6フロア詳細応力解析許容応力限界での応力分布（ミーゼス応力、主応力121.8ר
|| e ||：誤差のエネルギーノルム|| u || :変位のエネルギーノルム|| e || ／ || u || :相対設差网1. 9    ズーミングモデルと再分割領域における誤差解析結果
σ。= Επ ²(t/a)²/{12(1-v²)} = 44.340 N/mm² a=810, t=12.5図1.12  周辺支持バネル座屈困有值
2.1 まえがき
船体を独盗する場合，ある程度の工作誤差が生じるのはやむを得ないが，工作誤差があれば無いものに比べ強度の低下は不可避であるととを考えれば，強度を保つためには工作誤然の大きさを制限する必要がある。問題は如何にして許容される工作誤差を定めるかと言う点にあった。日本にはＪＳＱＳと言う立派な遊船工作に関する基等があり，との役目を果たしてきた。ＪＳＱＳの場合，制定当時の工作技術と解析技術とのバランスを考えた適度の領域に工作基準が定められており，その後の造船建造技術の信額性保持に大いに役立ってきたと言える。現状に於て，工作誤差と構造強度の関連を考える場合，回りを取りまく環境はＪＳＱＳ制定時とは大きく変わってきているととを認めざるを得ない。例えば，材料面でみれば従来船燈はすべて軟鋼で作られていたのに，吸近はＴＭ C P綱の占める領域が非常に大きくなってきている。又，工作面では従来人手で行っていた溶接が溶接ロポットなどメカトロ機器にとって変わられるケースが非常に多くなってきている。最も大きな変化と考えられるものとして，殺近のコンピューター計算能力の急速な向上に伴ってもたらされた解析能力の大幅な向上を挙げることが出来る。本傘では上記の頸塊の変化を考慮して，*現状の各種技術を駆使した場合との様な工作管理が可能か？，将来の工作管理はどうあるべきか『と言う問題について研究闘査した結果について説明する。
2. 2 工作管理の現状
工作管理の現状を知るために国内造船各社を対象にアンケートを実施するなどによって観査した。調査の結果によれば， (1)検査官による特別の要求時を除き，工作管理は目視によるものが主流を占め，道具を使う場合にもハンマーなど簡単なものに限られているのが現状である。 (2)　L N G船など付加価値の高いものについてはかなり高度の機器を用いた管理が行われる例があるものの，大勢は昔ながらの方法が踏襲されており，との点での改良の余地は大きいものと考えられる。自視による管理の精度を判断する例として，図2 1を示す。図は溶接について，自視結果と実際の溶接形状から予想される応力集中係数との関連を示したものである。 (図において，後，良，可として示したものは目視による検査結果から判断された溶接の出来具合を示している）図によれば，上に示す例では目視結果と応力集中係数について微かな相関関係がみられるものの、下の例ではほとんど相関関係を見る事はできない。との例は目視に頼った管理の問題点の一つを示す例と考えられる。
2.3 工作精度と損傷事故
工作製造が船体強度に影響を与えるものであれば，実際に発生した損傷事故と工作製差との因果関係に関する俯報はより優れた工作管理を実現する上で貴重なデーターと見なす事ができる。日本海郡協会は毎年損傷事例の調査結果を報告しているが， 1980年から1989年までの10年間の報告を關査した結果を図に示したのが図2 2である。図によれば損傷原因の大部分を「흉耗」が占め，工作製差に起因するものについてはほとんど例が示されていない。とれは調査目的が必ずしも工作精度と損傷事故との関連に焦点を当てたものではないととろに起因しているものと考えられる。現実には工作精度と損傷原因に焦点を当てた調査は将来の工作管理方法を考える上で非常に重要である事を考えると，従来の調査手法をさらに精密化した手法が望まれる。とれには紛社，造船所，船級協会などの緊密なる協力が必要であり，新しい調査体制の構築が望まれる。
2.4 工作精度と強度解析
工作管理は約るべき管理指標をどの様な構度で管理するかで成り立っている。とのときどの様な管理指標（工作精度）が構造強度上重要であるか，その管理指標（工作精度）の大きさが構造強度にどの様に関係してくるかを知る必要がある。とれらの点を現状の解析技術でどの程度明らかにできるかは新しい工作管理手法を考える上で重要な意味を持っている。そとでととでは船体構造においての典型的な管理指標である，溶接形状，目違い，パネルの初期変形を取り上げ，とれらの管理指標が構造強度に与える影響度を殺新の解析手法によってどの程度明らかにする事ができるかについて研究調査した結果について報告する。
2.4.1 溶接形状
現在船体構造を建造するためには溶接は不可欠の建造技術であるが，溶接部は一種の構造不逃続部を構成するため疲労亀裂の発生部になる事が多く，重要な管理指標の一つと考えられている。疲労強度群価技術について言えば，従来からの数多くの研究者の努力によりかなりの解明が進んでいるもののまだ曖昧のまま残されている部分も多いと考えられるが，その原因の一つは以下に示す事実に関連している。つまり疲労強度は疲労亀裂発生強度と亀裂伝播強度の和として考える場合が多いが，後者の亀裂伝播強度については非常に明快な理論が確立している反面，前者の亀裂発生強度については明快な説明が成り立たず腰昧のまま残されており、疲労強度の分かりにくさの原因の一つとなっている。今回はまったく新しい理論をベースに上記の亀裂発生強度，亀裂伝播強度を包含した疲労強度の評価に挑戦し、浴接形状が疲労強度にどの様に関係するかについて研究した。今回の疲労解析手法はふたつのステップから成立している。殷初のステップは溶接止煽部近傍の極く局部的な領域の応力分布を求める過程であり，次のステップは前のステップで得られた応力分布を基に亀裂伝播則をベースに鼓部の疲労強度を評価する過程となっている。各々の過程について以下にその概要を説明する。
(a)   極く局部的な領域の応力評価
近来，有限要茶法の応用によって応力解析能力は飛砲的に向上しており，ほぼすべての応力解析は有限要茶法によって可能になったといっても過言ではない状態となっている。ただ一つ有限要茶法の欠点を言えば，ととで対象としているような極く局部的領域の応力解析（例えば溶接止端部に存在するアンダーカットによる応力集中評価）については不可能ではないにしても非常に苦手としている点を挙げる事ができる。とこでは上記の問題点を克服するため，有限要繁法とは逆に極く局部的な構造不整がもたらす応力群価に適した摂動法を適用する事にした。過常摂動法による応力解析は１次の項の評価にとどめる場合が多いが，今回は次の疲労強皮評価のステップに於いて応力集中部の疲大応力にとどまらず集中部の応力傾斜も必要のため，２次の項まで解析を進めた。また溶接止端部の非常に多様な形状に対応が可能とするため任意の局部形状に対応が可能なプログラムを開発した。図2. 3は実際の溶接部に整形ゴム材を当てその形状を求めたものの例を示す。図の溶接止端部形状は竣労実験に使用した試験片から探集したものであり，止端部を図に示す処理を施したものに対応している。との形状を上記プログラムに入力し応力分布を求めた結果を図２４に示す。とれらの解析を通じて解析手法の有効性を確認した。 (b)  亀裂伝播則をベースとした疲労強度解析今回新たに開発した疲労強度解析手法は非常に膨大なノウハウを土台にしており詳細を説明するにはかなりの音語数を必要とするが，ことでは厳密さを多少犠牲にして，手法の背後にある基本的な考え方を判りよく説明する事にする。浴抜止端態のアンダーカットなどは非常にシャープな構造不連続を構成するため応力集中は非常に大きく，玻労強度が問題となるような応力下では降伏応力を大きく越えた応力（歪と言った方が正確）が局部的に働くと予想される。このような領域に荷重が１サイクル働いた場合を考えると，切り欠きの近傍に正及び負の塑牲歪を同時に経験する領域を求める事ができる。もし同じ場所に亀裂があるとすれば同様に亀裂の近傍に正負の塑性歪を経験する領域を求める事ができる。本手法の芸本的な考え方は対象とする構造不連続がもたらす正負の塑牲領域と同等の正負塑牲領域をもたらす仮想上の亀裂長さを求め，その亀裂長さを初期亀裂とし後は亀裂伝播則により伝播解析を実施する事により疲労強度を評価しようとする点にある。そして，との塑性域の大きさを求めるには応力集中部に於ける応力分布が必要となり，上記の摂動法による応力解析が力を発揮する事になる。図２５は図２４に示した応力分布のうち，ＴＩＧ（ＴＩＧ溶接），ＴＷ（化粧溶接），ＮＯ（処理無し）の３種に対応する応力分布を基に上記の疲労解析を実施した結果の一例を示す。図では亀裂進展にともなう応力拡大係数の大きさを亀裂長さとの対比で示しており，適常の亀裂伝播解析に用いられる応力拡大係数と変わりはないが,少し違うのは欠陥の大きさが非常に小さな場合には拡大係数の計算を通常よりかなりきめ細かい方法で計算をする必要があり，との辺りに本手法の英本的ノウハウが有るのであるが，ととではその説明を割愛する。図2. 6に本解析での扱終結果と考えられる，荷重サイクル数に対応した亀裂長さを上記の溶接処理された溶接止端形状毎に示した。図には同様の止端形状を持った試験片を用いた疲労試験の結果も同時に示している。疲労実験結果の通例で実験結果にバラツキが有り，本解析の結果とは必ずしもピッタリ合うという訳ではないが，疲労実験結果が純粋の解析値と定性的，定量的にとれほど良く合致する例はほとんど皆無といって良く，本手法が問題の本質を非常に良く解明している事を示すものと解する事ができる。
(c)　まとめ
以上に説明した全く新しい疲労強度解析手法の開発，及びその手法を用いた試解析の結果得られた事をまとめると次のようになる。 (1)　前述のどとく，従来の疲労強度解析に於いて曖昧さの部であった亀裂発生強度の緻念を使わずに強度を求める事ができ，疲労強度をようやく解析的に取り扱う道筋を示す事ができた。とれは今後の疲労強度解析を考える場合に非常に大きな意味を持っているものと思われる。 (2)　正端形状を与えれば，その止端形状を持った溶接語の疲労強度を求める事ができる。従って，との計算を徴み取れば止端形状を定義する各種パラメターのうちどのパラメターが疲労強度上瓶要であるか，疲労強度を保つためにはそのパラメターの植をどの程度の大きさ以下に制限する必要があるかなど溶技作業の工作管理に必要な管理指標を求める事ができる。(との部分は今回の研究でやり残した領域である。)
2.4.2目通い
近代造船建造はプロック建造法に依るととろが大きいが、プロック建造では宿命的にプロックの魅き目に生じる部材位置の不一致（目途い）が生じる可能性があり，との値を強度上問題とならない範囲に管理する事は造船工作管理の主要問題の重要な一つと考える事ができる。目途いが強度上問題となるのは，部材位置が接続部でずれるために生ずる局部的な曲げ応力などが該部の応力値を上昇させ，按労強度を減少させるためと考えられる。この局部的な応力上昇を解析的に評価する事は従来はなかなか大変な事であったが，最近のコンピューターの能力向上，解析ソフトの充実，解析コストの大幅なダウン等により比較的容易に取り扱う耶が可能の状態になりつつある。そとでととでは殺新の解析ソフトを用い，できるだけ丁寧に目違いを有する構造の応力解析に取り組んだ。その目的は， (1)　目違いに依って生じる応力上昇を可能な限り正確に求め，その結果をもとに現状のＪＳＱＳの目違いに関する基礎を見直し，現在の解析能力を背界とすれば，ＪＳＱＳはどの様な表現になるかを試みに考察してみる事。 (2)　解析は有限要素法を用いる事になるが，目違いを有する構造の場合，その特徴からいくつかの精度レベルに対応した解析が可能である。解析の目的に応じどの様な解析が適当であるかを考察する事。等にあった。 (a)実施した有限要案解析当節の対象である。目途い構造の解析はかなり局部的な応力評価を目標としている。このような応力評価の場合は直接局部構造を対象に応力解析するのは解析精度の点で問題があり，該部を含んだ全体解析結果を徐々にズームアップする方法により評価するのが一般である。また局部構造の解析に於いてもシェルとしての応力評価を目標とする場合と更に許しく板厚方向の３次元応力変化まで対象とする場合では解析手法が異なってくる。そとで、ととでは本問題解決のために実施した酷解析について簡単に説明する。今回の解析の対象は目途い構造の象徴ともいえる，バルクキャリアトランスバルクヘッド下部，ボトムプレート，スツール斜板，トランスフロアが一点に会する部分の構造とした。また，対象船はＳＲ 207の各ＷＧの共通対象船である，15万トンバルクキャリアとした。図2. 7は対象船に於いて今回対象とした上記目違い部の詳細を示す。ととでの問題は図の斜板の中心線とフロアの中心線が不一致の場合，このズレ盘を目違い盘と呼び，とれに依ってもたらされる応力の上昇鼠を評価することにある。 (1)　ホールドモデル（図2. 8参照）対象とする局部構造の解析に先立ち実施する解析で，対象構造の境界条件（境界力，境界変位）を求める事を主たる目的として実施する。図に見るどとく，比較的荒いメッシュを用いたシェル要条による解析となる。との解析では，目的からも明らかなように該部における目違いは考慮していない。 (2)　榊造不整解析モデル〈図２９参照）目途い構造の解析を実施する場合の最も一般的なモデルと考えられるもので，シェル要条を用い，目違い部における応力集中を求めるため応力集中部近辺は十分に細かいメッシュを施し，境界線には(1)で求めた境界変位を与える。本解析では当然の事ながら目途いを考慮しモデル化を構成する事になる。 (3)    3次元ソリッドモデル（図2.10参照）図2. 7より明らかなように，目違い近傍ではシェル要業の解析で得られる面内応力，板曲げ応力に起因する応力以外に３次元的な応力が生じる事が十分に予想される。そとでとの３次元応力を求めるために実施したのかととに述べる３次元ソリッドモデルによる応力解析である。図2.10に示すどとく，本解析の場合，非常に詳細な解析であるため(2)に示す部分構造の更に一部を取り出したズームアップ解析が必要となる。当然の事なからソリッド要素を使い，境界線での境界変位は(2)の構造不整解析モデルの解析結果を用いる。 (4)　平板モデル（図2.11参照）目途いによる応力上昇のメカニズムを明らかにするたは，系統的なシリーズ計算を必要とするが，大きなモデルでとれを実行するのは非常に手間がかかる。そこで，計算の精度をある程度保ちながら，手軽にシリーズ計算が可能なモデルとして本モデルが用いられた。図に見るどとく，計算目的に応じいくつかのモデルが使用されている。
(b) 解析結果
上記のごとく，本解析ではいくつかの検討対象項目を念頭に実施されたが，ととでは各項目について得られた解析結果の主要なものについて説明すると同時に主な結論を示す。 (1)　目違い部の応力〈一般〉図2.12から図2.14に構造不整解析モデルを使った計算結果の一例を示す。図から得られた結論を示すと, ・当然予想される事であるが，目違いに伏って応力上昇するのは曲げ応力であり，欧応力はほとんど影響を受けない。 (図2.12〜図2.14の(c)参照） •ガーダーロンジの位置ではロンジが板曲げを拘束するため，目違いによる応力上昇は非常に小さくなる。したがって目遠いの存在に依って，疲労強度低下がもたらされるのは，ロンジ間の板部である事を注目すべきである。 (图2.12から図2.14(c)) •目違い部には内庭板，スツール斜板，トランスフロアの三つが交差するが，目違いの存在に依って応力上昇するのは主として内底板と斜板と考えられ、フロアに於いては他の二つに比し半分程度の上昇しか生じない。勿論とれは各板の板厚等により変わるべきものであるが，ととで対象としている構造（バルクキャリア。トランスバルクヘッド下部三叉部）については一般的に育える事と考える。 (図2.12〜図2.14(c)) •図2.15に目途い盘を変化させた場合の応力上昇について示す。図にみるどとく，本解析が対象としている範囲内では応力上昇は目途い数に枢略比例していると言える。 (2)　ソリッド解析とシェル解析の相違ととでは目途い構造の解析に際し，ソリッド要素による解析とシェル要素による解析の特質を述べる。 •図2.16は上記二つの解析結果を比較したものであるか，図にみるどとく両者の解析値に相適がみられるのは，ガーダー，ロンジ等が板曲げ変形を拘束し，その結果として３次元的応力が発生する領域や，溶接止端部近傍で元来応力が３次元的分布をする領域に於いてのみであり，その領域は非常に小さい。 〈板原のオーダー） •応力集中部で両者の解析値を比較すると，シェル解析値はソリッド解析値を常に上回っている。 (応力比較位置を溶接止癌位置とする事に注意）従って，シェル解析を行えば安全の辟価となると考えられる。 •当然の事なから応力が３次元的に分布する領域の応力評価はシェル解析では不可能であり，ソリッド要素の解析が必要となる。その一つとして溶接脚長の大きさが応力上昇に与える影響を調べる問題がある。図2.17はとの問題を対象として解析した結果を示したものであるが，この例では10名の脚長増により15名の応力ダウンがもたらされた。一般的に言って，溶接脚長の増加は応力減少に効果的といえる。 •ソリッド解析が必要な問題として，溶接とけ込み状態が応力に与える影響を調べる問題がある。特にととで対象としているスツール下部三叉部では該部の溶接を開先をとったフルペネとすべきか，単なる隅肉溶接でよいか議論の多い称造であり興味がもたれた。図2.18はとの問題を対象とした解析の結果の一例を示すものであるが，図に依れば瞬肉溶接で未溶接部分を含んだ場合にはフルペネの場合に比較して倍以上の応力が発生している。この割合はケースによりかなり変わるとしてもとけ込み状態の応力に対する影響は本ケースのように溶接部が荷宜を負担する場合には非常に大きいと意え姓目を要する。目途い構造をシェル要察で解析する場合はフルペネを前提として解析している事に注意すべきであろう。 (3)　目途いによる疲労強度低下いままで目違いによる応力上昇に焦点を当て述べてきたが，疫終的には目違いの存在が強度にどの検な影響を与えるかが問題となる。そとで2.3.1で述べた新しい疲労強度群価法を適用して，目途いによる疲労強度の低下を試算してみた。図2.19は前述に摂動法に依って止端部近傍の応力分布を目違いのあるケースと無いケースについて求めたものである。この分布を新しい疲労強度群価法に適用して，荷重サイクル数と亀裂我さの関係を求めた結果を図2.20に示す。とのケースでは該部に働く応力値をかなり大きめに与えたため，結果は比較的短寿命を与えているが，ことでの注目点は疲労寿命そのものではなく，目違いの有る無しによる相対的な寿命である事を考えると，図は目途いの存在に依ってかなり疲労寿命が低下する事を示している。 (4)  ＪＳＱＳとの対比今回かなり詳しい解析を実施し，その結果から現在のＪＳＱＳがどの程度実状を反映しているものか考察し，更に精度の良い基御式を作るとすればどの様な形になるかを検討した。 •群しい解析をすれば当然の事なから，ＪＳＱＳでは説明がつかないケースもあるが，総じて言えばＪＳＱ Sの基準式はかなり問題の本質をついていると認めざるを得ない。 • ＪＳＱＳの改良を試みた結果を要約すると，精度を上げるためには当然の事ながら，ＪＳＱＳでは考えていなかったパラメターをつけ加える必要があり，蒸竿式そのものもかなり複雑にならざるを得ず，実際に利用するとすればかなりの手間暇とかなり丁寧な工作精度計測を必要とする。このような基準式を作る事が目的に叶う事かについては議論の余地があると感じられた。 (5)　まとめ・一般に目違い構造の解析としてはシュル要案を用いた解析で十分と考えられる。 ・勿論．３次元的応力が問題となる特治では相応の解析が必要である。 •許しい解析結果を基に現状のＪＳＱＳを複雑化する事については議論の余地がある。
2. 4. 3    バネルの初期変化
鋼構造物に共通する破壊モードとして，疲労強度とともに座屈強度を挙げる事ができる。そしてとの座屈強度に関連する工作上の問題としていつも取り上げられるのが，ととで取り上げるパネルの初期変形である。従来，座屈強度は解析に依って解明するのが非常に難しい問題の一つと考えられてきた。その理由は， (1)昔の解析手法に不備な点が多く，非常に単純化された構造対象にしか対応できなかったのに反し，実際に現れる構造，荷重は単純ではなく，実際を解析に反映するのが難しかった。 (2)　孵析の結果を検証するには座屈実験の結果との比較によるのが常道であるが，問題なのがとの座屈実験が非常に難しく，実験結果は大きくばらつくのが常であり，解析值との違いが本来の誤差なのか実験のばらつきなのかの見分けが非常に難しい。と喜った点にあった。その後有限要茶法などの適用に依って解析技術の発展は著しく，解析に当たって入力に設签がなければほぼ正解に近い解を得られる状態にあるものと考えられる。唯現在に於いても，解析儀を実験値と比較すると両者は必ずしも一致する事はなく，座屈解析に対する疑念を抱かせる事があるが，とれは主として上記(2)の理由である場合が多く，解析手法の不備に帰せられる例は少ない。ととでは最近開発され，座屈解析ソフトとしては定評のあるＡＢＡＱＵＳをもちい，パネルの初期変形がパネル、もしくはスチフナー付きパネルの座屈（または座屈崩壊）強度に与える影響度について検討する。座屈強度の場合，他の強度の場合と比較して強度を決定するパラメターの数が非常に多く全てのパラメターの変化を考慮した検討には能大な計算量を必要とする。本章の目的が船構造の工作管理という観点からの検討である事を考え、ととでは実際の船に現れると考えられるパネルに限定して検討する。
(a)解析対象
実際の船構造に於いてはかなり広範な部材に座屈が起こり得るが，船体強度の観点から考えると，大部分の座屈は２次的な破壊と考えられ，それが大破壊につながる可能性は低いと考えられる場合が多いが，外板，甲板等プライマリーメンベーに生じるものについては船の折損等大破壊につながる可能性を否定できず，十分に検討する必要がある。そとでととでは船のプライマリーメンパーに働く外力パターンの特徴を考え，次に示す二つのパネルを解析の対象とした。 •パネル1上甲板のパネルを想定したもので，特徴として本パネルには樑曲げに由来する殺方向の面内力が強制変位として与えられるだけで他の外力は考えない。 •パネル2船底外板のパネルを想定したもので，パネル１との相遠は外力として縦曲げ以外に横部材の曲げ変形に伴う機方向の応力，及び水圧を考慮にいれている点にある。
(b) 解析条件
前述のどとく，座屈強度の場合考慮すべきパラメターの数が多く，ある程度パラメターの変化を制限せざるを得ない。本解析で採用した解析条件を以下に示す。 •解析対象モデル図2.21に本解析で使用した解析モデルを示す。図に見るどとく本モデルではパネルをその長さ及び幅の１／２の所で切断した１／４パネルとそれに付落したロンジとトランスで構成される。切断線に沿った境界条件としては対称条件及び連続条件を適用し，全ての座屈モードに対応可能の条件としている。 •荷取条件本解析ではパネルの縦方向及び横方向に働く面内外力，及び水圧を考慮した。とのうち前２者については，対象とする解析モデルは相連続するパネルから切りとられたものであり，モデルの境界線に沿った変形の変化は隣接するパネルより拘束を受ける事を考慮し，等価の強制変位として与えた。 •初期変位パネルの皮手方向及び幅方向に半波のＳＩＮ変形を与えた。実際のパネルに現れる初期変位はバラエティに富んでおり，全てを網羅するのは不可能であるが，変形の主なる原因が熔接であり，溶接により生ずる変形には一つのパターンが有る事を考えると，本解析で採用した初期変形パターンを考慮すれば，実質上問題は少ないものと思われる。
•計算条件
前述のどとく，本解析ではプログラムＡＢＡＱＵＳを使用している。想定する外力（変位）の増分を顕次与え，弾塑性解析を実施した。産屈荷重は外力増分に対する応力変分が負に転じる限界値として求めている。 (c)　解析結果•モデル1図2.22にモデル1で実施した計算対象の形状諸元を示す。図に示すどとく， 2ケースについて解析しているが，上甲板パネルとして板厚比が殺も小さいと想定されるもの及び殺も大きいと想定されるものがそれぞれのケースに対応している。図2.23はモデル1について行った解析結果の一例を示す。図2.24は解析した二つのケースの結果を度屈解析によく使われる座屈価ー細長比曲線にプロットした。モデル１で得られた結果の主なものについて，とれらの図を参考に述べると， (1)　アスペクト比５と言ったかなり細ながのパネルであるため，負荷の結果生じる座屈モードは図にみるどとく，アスペクト比１のパネル（スクウェアプレート）の座屈モードに非常に似たものとなる。このととは本パネルの座屈値がスクウェアプレートの座屈値に近いのではないかと言う郡，および初期に想定した変形が座屈モードと大きく異なる結果，初期変形の座屈強度に対する影響が非常に小さい事を疲わせるが,解析結果も同様の夢実を示している。 (2)　図の荷並－変位に関する結果を見ると，産屈値はほぼ降伏応力に達している。とのととはことで対象としている形状寸法のペネルでは座屈現象がそれほど顕客ではなく通常の塑性崩壊に近い破壊モードを示す町を取わせる。 •モデル2図2.25にモデル2によって解析したパネルの形状路元を示す。前述のどとく，このモデルでは図に示すように，殺方向の力だけでなく．横方向の力及び水圧を外力として取り扱っている。とれらの外力はその大きさの比を一定に保ちながら，各々の増分をパネルに加えその弾盟性応客の増分を求める形で解析された。図2.26はモデル2について解析した結果の一例を示す。図に示される座屈モードはモデル1の場合に比較してかなり異なるが，とれは横方向力（変位）による座屈モードが重盤されるためと考えられる。図2.27はモデル2に於いて初期変形の値を変化させた場合の座屈時の殺方向及び横方向応力に示したものである。(外力としては変位を与えるため，図の応力は座屈時の解析結果として得られるものである。）とれらの図を参考にモデル2による解析結果の主なものを述べると， (1)　モデル1の結果では初期変形は盛屈値に余り影響を与えなかったが，モデル2の場合には様相をかなり異にしている。つまり，殺方向力に対する座屈モードは初期変形と大きく異なりとれが座屈値に影響を与えない原因であったが，モデル２の場合．横方向にも力（変位）が働いており，横方向力（変位）に対応する座屈モードは初期変形とほとんど一致する。このことは初期変形は横方向の座屈值に大きな影響を与える事を意味している。 (2)　本モデルに於いては擬横の力（変位）はその比を一定に保ちながら増加されているが，図の結果を見るとまず横方向の力（変位）によって横方向の座屈が生じ．その後に縦方向の座屈によって崩煥状態にいたる事が判る。 (3)　船の構造を考えると，もしパネルが横方向に座屈したとしても船には大きなトランスがあり，パネル座启後もその形状を保つ。一方，パネルが縦方向に座屈すれば他に力を支える部材はなく崩壊にいたる事が予想される。とのととはパネルの座屈を考える場合，殺方向の座屈は横方向の座屈に比較してより大きな意味を持っている事を示している。 (4)  図2.27を見ると，初期変形が大きくなるとかえって殺方向の座屈応力が大きくなっている。これは初期変形及びその後の横座屈によって，パネルがあたかもシェル構造になったような効果を与えるため座屈値を上昇させていると解釈する事ができる。 (5)　図2.27には水圧を変化させたケースの結果も示されており，図では水圧の存在によって座屈恤が減少する結果となっている。しかしながら更に水圧を大きくしたケースについて解析したととろ，今度はより小さな水圧をかけたケースに比べ座屈値が上昇した。（図2.28 ）との現象は水圧による変形モードが初期変形のモードと異なる事に起因したものと解する事ができる。結論的に言えば水圧の存在によって座屈値は若干滅少するもののその減少には限度があるといえる。
(d)　まとめ
一連の解析を実施した結果をまとめると. (1)　ＡＢＡＱＵＳによる解析により，考慮したパラメターの影響度はかなり正確に評価できるのではないかと思われる。 (2)　ととで対象とした．外板パネルの場合には初期変形の座屈強度に対する影響はかなり小さい事が予想される。 (3) 同様に面外水圧も多少座屈強度に影響するもののその程度は小さい。以上，代表的な工作管理指標である，溶接形状，目途い，初期変形について現状の解析能力を検証した。結論的に言えば，工作管理上考慮すべき指標，パラメターが強度に与える影響度については完全とは言えないまでもかなりの精度で酔価できるものと思われた。
2.5 今後の工作管理
2 1 ～ 2 3に於いて検討した結果を基に，今後の工作管理のあり方について考察を行う。上記の検討に於いて得られた結果のうち，ととと特に関係の深いものを今後の工作管理を考える上での前提として再述すると， (1)　現在実施されている工作管理は，非常な速度で進歩している酢剤技術の現状から考えれば，前時代的な状態にあると言わざるを得ない。 (2)　工作管理の管理指標の合理化の面で重要な意味を持っている，工作設差と損傷事故との相対関係については情報が必ずしも十分に集積されておらず，今後の録題の一つと考えられた。 (3)　損務に関する過去の情報によれば，衰耗等いわば船引き渡し後の状態変化に由来する損傷がかなり大きな割合を示す事が窺われ、引き渡し以後の船体管理の重要性が注目される。 (4)　工作精度が強度に及ぼす影響度を評価する解析手法は，コンピューターの強算能力の急速な向上と解析ソフトの充実が相まって，その能力を大きく伸ばしており，完全とは言えないまでもほとんど全ての問題に対応できる状態にあると考えられる。工作管理を考える上で，全てを総括的に述べるよりは，管理密度の澱炎，設計手法の相違などを考え，いくつかのレベルに分解して考える方が判り易いものと思われる。そとでととでは次のようにレベル分けし述べるものとする。 ・レベル1　本来工作管理は設計と深く関係するものであり，設計が変われば工作管理も変わるのが理想である。しかしそれ以前に船建造に当たっての常識，少なくとも満足すべき工作粮度が存在するものと考えられ，とのレベルの工作管理をレベル１と呼ぶ事にする。 ・レベル2   船は一般にルールに基づき設計される。とれに対応した工作管理をレベル2と呼ぶ町にする。 •レベル3　殷近の趨勢として，解析に猛づき船を設計する事も希ではない。とのような設計手法に対応する工作管理をレベル３と呼ぶ事にする。 •レベル4　現在必ずしもルーチン化していないが，船の安全を考える上で重要な意味を持つと思われる，建造後の状態管理をレベル４と呼ぶ事にする。 (a)　レベル１の工作管理必要殺低限の工作管理，個々の建造会社，建造工場に係わらず共巡の管理目標として位置づけられる。特徴として, (1)管理の性格上，許細な管理項目は対象となり得ず，船構造に固有の管理目標を対象とする。 (2)　同様に，比較的簡単な手法によって管理可能なものに限られる。 (3)　全造船会社が遵守すべき管理標準として，第３者機関による榴成づけが望まれる。等を挙げる事ができるが，現在のＪＳＱＳはレベル１の工作管理標準として十分その役目をはたしているものと理解できる。本ＷＧではＪＳＱＳの改巻を試みたが，管理手法の複雑化を避ける事ができず，レベル１の標準としては問題が多いと考えられた。今後のレベル１の工作管理の問題点として，以下を述べる。最近の船建造の傾向として，人手による建造の範囲を極力避け，ＣＡＤ，ＣＡＭ等を大々的に導入し自動建造の範囲を可能の限り増やす傾向がみられる。との時，自動建造の場合に固有の工作上の問題が数多くある事に注目すべきと考えられる。将来的には自動建造を前提としたＪＳＱＳの制定が待たれる。 (b)　レベル２の工作管理ルールは過去の実録の上に定められた事を考えると，このレベルの工作管理も過去の実績をベースに主として各造船会社の責任で実施される場合が多いと考えられる。とのレベルの工作管理の将来を考える場合，以下の問題点を挙げる事ができる。 (1)　とのレベルの工作管理の管理密度を上げるためには，上記のどとく過去の実績を随時フィードバックする必要があるが，実模のうち特に重要なのは担傷と工作管理との関連を示す情報であると考えられる。が，現実にはとの情報の集積が十分ではなくフィードバックも十分とは考えられない状態にある。ルールが船級協会によって定められる事，個々の造船所が全ての損傷事故に立ち会う事が不可能な事を考えれば，とれらの情報策發はある程度船級協会の貸任に於いて実施される事が望ましい。 (2)　上記のフィードベックに当たっての道具建てが必ずしも十分でない。前述のどとく，個々の解析手法は十分の能力を持っており，どの様なストーリィの上に解析を英施するかについての検討が今後必要と思われる。 (3)　工作管理は設計が変わればそれに合わせて変えるのが本来の姿，今後ルールが更新される夢も多いと予想されるし，新しい船種が出てくる事も考えると，レベル２の工作管理は将来的には次のレベル３の工作管理に移行する事が望ましい。 (c)　レベル３の工作管理いわゆる" DESIGN BY ANALYSIS "の設計思想では工作管理は設計の一瞬として考えられるべきものである。通常. "DESIGN BY ANALYSIS"では，構造に働く応力及び構造の強度は一つの確率変数として取り扱われる。そして，工作の結果生じる誤差は強度を快定するパラメターの一つと考えられ，同じく確率変数の一つとして取り扱われる。このレベル３の工作管理を行うにあたり問題と考えられる点を以下に述べる。 (1)　工作の結果生ずる誤差を確率変数として取り扱う為には，誤差をかなり精度良く計測できる必要があるが、現状ではまだ精度良く誤差を計測できる体制にない。計測技術は既に有るものと考えられるが，体系立ったシステムの概築が待たれる。 (2)　同様に，確率変数の精度はサンプルの量で決まるが，現状は憎報の蓄積がはなはだ乏しく，確率的攻扱いに至っていない。 (3)　レベル３の工作管理は究極的にレベル４の工作管理につながる。との意味でレベル４の工作管理上の問題点はレベル３の問題点でもある。 (d)   レベル4の工作管理保証ドック等レベル４に腐する管理に似たものはあるが，現状の造船は引き渡しまでが造船会社の数任であり、引き渡し以後はその管理には一切関係しないと言うのが一般的な考え方と思われる。現実にはかなり年数を経た船に於いて事故が統出している現象を無視する訳には行かない。また，午後" DESIGN BY ANAL Y S I S "に基づく船が多くなるとすれば，その基本思想が船の安全性を維持できる設計をする町にあり，安全性の評価に於いては船引き渡し以後の状態管理が大きく設計にも関係してくる。今後はととに述べるレベル４の工作（状態）管理の重要性が増すものと予想される。レベル４の工作管理を行うに当たっての問題点を以下に述べる。 (1)　まず，引き放し後かなり年数の立った船は建造直後の船とは全く違った船であるとの認識が必要である。 (2)　船構造の安全性を確保するため，どのような状態管理システムが必要かについて官民共同での調査研究が必要と考える。 (3)年数の立った船の強度上の診断を行う,システム,アルゴリズムがほとんど研究されていない。 (4)　例えば，衰耗状態の船の余寿命（疲労，最終強度などの観点から）など現在まで検討されていない研究領域についての研究が急がれる。以上，令後の工作管理について考察し，問題点を提示した。
2.6  まとめ
工作管理の現状について調査し，現状の解析技術で工作設差が精造強度に与える影響をどの程度明らかにできるかを具体的な例を用いて検証した。結論として，現状の解析技術を正当に使えば，完全とは言わないまでも，工作誤差の強度に与える影響度を明らかにできると思われた。最後に以上の技術の現状を基に将来の工作技術について考察し問題点を提示した。 2. 2 ーノレ音L溶接形状目視結果と応力図2. 1む)ンむ力拡大係数△ K R 。の変化図2. 5各種容接ビード形状に対する応力83 2. 4解析モデル（ホールドモデル） . (¸ωω／１８８)小変代中(d)応力上昇度の分布(目違いによる曲げ応力上昇ロアスツール下端に沿った応力および応力変化の分お力上昇率の分布（目途いがある場合の応力／目途いがない場合の応121 2.12す+膜 ◇膜・曲応力上昇率の分布（目途いがある場合の応力／目違いがない場合の応スツール下端に沿った応力および応力変化の;商2.13スツール下端に沿った応力および応力変化のB 2.14 ●題 ◇膜・曲応力上昇率の分布（目違いがある場合の応力／目違いがない場合の内( a )内底板ダ（z = 2 7 . 5 mm）  +ガーダ・ロンジ間  ◇ロンジャ▧ 2.15  目途い盘による応力_ 8 5 2 . 5 mm (b)斜板厚中心からの距離目運いら/t＝0.内底板上面からの距離目違いよ/t = 0,内内ル解析と目達いよ/t = 1 =0 (ﾌﾛﾍﾟﾈ)  —— δ =0 (隅肉)  ◇δ =t (ﾌﾛﾍﾟﾈ)  △δ =t (
ゝ　　図2.18   容接止端部の応力分布に対する宿込み
                           および目違いの影響（斜板）
- α = a / b E = 21,000 kg/mm² σ γγ：上甲板およびロンジ材の材料降伏応力(kg/mm²)
I s :ロンジ材版面2次モーメントβ = b / t , √σ γ / E
网2.22  モデル1，解析対象形状寸法ン区愛に打ちo O y p正方形パネル単独モデル（周辺単純支持）の最終強度曲線四辺形パネル単独モデル(周辺単純支持)の最高耐荷重ＦＥＭ解析値α = 5. 0 Wo／ t p =0.1～0.5 & α = 5, 0 � α = 5.0 Wo/ t r =0.2 W。／ t , = 0. 2 (対称条件ケース) (対称条件ケースおよび連続条件コース） o
(対称条件ケース)改2.24  モデル1，解析結果
o 80 2.28

3.1 まえがき
船体構造の安全性を高めるためには，波浪荷重の推定，その波浪荷重による構造応答の推定および船体验度の推定における精度向上と，それらの因子が安全性にどの程度影響を及ぼすかを定量的に把握する必要がある。本章では，船舶の設計，建造，運航の実情にあった扱労強度予測を総合的かつ定量的に評価できる方法の精度を向上させるととにより，船發構造損傷の減少に寄与できると考えて実施した３年間の研究成果を報告する。まず，研究対象を明確にするため，航行中の船舶の締造部材に発生する可能性のある疲労亀裂現象の特徴について考える。船舶は不規則な気象・海象中の航路を航海するので，不規則な気象・海象下における船体まわりに作用する被殺荷표により，船体構造部材に繰り返し応力が発生する。疲労亀裂が発生する可能性のある箇所は，船体構造を形成する局部部材での応力集中部である。披浪荷車は船体外板が受け持ち、その荷車はロンジやフレームなどの小骨材へ伝達され，その小骨材をトランスやガーダーなどの大骨材が支持する。外板面で変動する被被荷重がいくつかの部材に伝達されて，換労強度が問題となる局部部材に繰り返し応力を発生させる。板や骨材が溶接で結合された船体構造部材には，構造部材形状による応力集中やミクロ的には，溶接ビード形状の四凸に起因する応力集中が避けられない。したがって，とのような応力集中部では，荒れた海象においては局部的に降伏するか教小な疲労亀裂が発生する可能性がある。との亀裂は大きな族幅の繰り返し応力でのみ伝播するが，その伝播速度は遅い。例えば，通常，微小な疲労亀裂が数十㎜の長さに逃するまでには船の一生が費やされる。つまり，その亀裂が，構造安全上，有害な亀裂長さになる可能性は少ないだろう。とのような実船における疲労亀裂現象を予測するには，流体力学や材料力学の数値解析や疲労実験を実施する必要がある。船体物造部材の疲労強度推定の基本フローを図3. 1に示す。船体構造部材の疲労強度を推定する場合には，大きく分けて，被浪荷重により構造部材に発生する応力の長期類度分布と部材の疲労強度を表すＳ－Ｎ線図を準備する必要がある。応力の長期頻度分布を求める通常の方法は，規則故中でのストリップ法による船体運動解析を行い，波浪変動圧と船体運動から求めた加速度からタンク内の変動圧力を計算する。次に，とれらの荷重を負荷し，船体構造をモデル化したＦＥＭによる応力解析を実施する。ＦＥＭによる解析のモデル化の程度によっては，疲労強度上問題となる応力架中が評価されない場合があるので，ホットスポット応力法により，構造の応力集中を考慮する。船の航行中に生じる応力は統計的性質をもっているため，周波数応答解析と被スペクトルをもちいて，応答の短期解析を行い，応答の標準偏差値を求める。との標準偏差値と波浪頻度装を用いて長期予測解析を実施する。本章では，船舶の長期遭遇海象データから披高の大きい部分のデータを重視した嵐モデルを設定し，その嵐モデルを組み合わせて負荷するととにより，まわし溶接触手試験片についての変動荷重下の疲労試験データを使った変動荷重下の疲労評価法を提案した。檢形扱労被害則を適用して扱労強度を推定する場合は，一定荷重下での船体構造部材の設計Ｓ－Ｎ檢図が必要となる。疲労データの蓄積が多い溶接糖手の茲本的な試験片による疲労データ（Ｓ－Ｎ線図）を利用する方法が一般的である。との溶接基礎糙手の疲労データと船体構造のＦＥＭ応力解析結果を関連づけるのが，ホットスポット応力の考えである。つまり，ホットスポット応力を，船体襟造部材の応力解析結果から共通的に標造部材形状による応力集中係数を考慮し，溶接ビード形状によるミクロ的な応力集中係数を除いたものと定義すれば，船体構造部材の応力解析結果の疲労検討箇所の応力値と溶接基礎熱手のＳ－Ｎ線図を用いて，疲労被害度を計算できる。また，構造部材の寸法や形状による応力集中係数の影響のみならず，俗接などの工作性を考慮した疲労強度を検討する場合には、溶接や切欠きによる応力集中を考慮したピーク歪を求め，平滑材の疲労データから疲労強度を推定することも可能である。浴後ビード形状による疲労強度への影響を評価するもう１つの方法として，榕接止端部から発生・進展する疲労亀裂の応力拡大係数を計算することにより、疲労寿命を推定する方法がある。とのような疲労強度推定法がどの程度の精度をもつかは，直接的な比較は難しいが，実船での損傷データと照合することにより，その有効性を確認できる。本築で行った研究と関連する項目を図3.1においてパターンで塗りつふして示す。以下. 次の項目の研究内容について述べる。 •船からの気象通報データに赴づく旗をデルによる変動荷重複労試験を実施し、その試験結果から提案した変動荷歌下での疲労強度評価法について•大型パルクキャリアーでの放浪変動圧の計算結果とタンク内変動圧の実験結果から求めた疲労強度を計算する場合の波浪荷取設定法について•船怒榊盗部材の疲労強度を目的に応じて推定する方法として，ピーク歪による方法，ホットスポット応力による方法および疲労働裂伝播解析による方法について・疲労強度から見た英船計測法について
3. 2 波浪変動荷重下での疲労強度評価
現在，船舶の疲労強度を評価する場合の基になっているのは殺形被害則（マイナー則）である。つまり，疲労被害度は船に作用する被浪荷重による繰り返し応力の時間的な波形や荷重順序には，関係なく線形に重ね合わせができるとしたものである。との法則を適用するととにより，船体構造部材に生じる応力の長期頻度分布とＳ－Ｎ線図があれば，簡単に船体構造部材の疲労強度を評価できる。しかし，不規則故の繰り返し荷重下での疲労強度は線形被害度で評価するには限界があり，より合理的な群価法が聞まれる。例えば，航空機では，実機での荷重層悪をシミュレートした荷重を負荷した疲労試験によって，疲労強度を評価する方法がとられている。船舶においては，長期間の実船に作用する荷重や応力状態を疲労試験のために計測するととは種々の取情により，困難である。そとで，北太平洋就路の船船と日本一インド洋航路を航海した多数の船船の遭遇海象に基づいて被淡荷重を計算し.比較を行い、航路によってどの程度波浪荷重にパラツキがあるか検討した結果，日本一インド洋航路は北太平洋航路に比べ，波波荷釘は低荷釘であるととが分かった。また，北太平洋航路の船船の遭遇する海殺のパターンは，１つの嵐において、前半で放窩が増大し、後半で滅少し、継続時間は平均３５日であるととが分かった。ととでは，少しでも実際に近い荷重状態における繰り返し荷重下での货労試験に基づく货労釋価法の提案として、前記の調査結果から船舶が短期の海象と遭遇する故の持続時間とその間の殺大の有殺故高（応力）で変される１個のパターンを想定し，そのパターンを組み合わせるととにより，異なった強さの敵にランダムに遭遇するととをシミュレートした変動荷重疲労試験法を提案した。つまり，殴3. 2に示すように1個の鉱による応力振幅の変動パターンを，前半で増大し，後半で燃少するように設定し，嵐の大きさに応じた６段階の応力振幅パターンを用意した。そして，嵐の間に平額な海象を挿入し，それぞれの嵐の段階だけを連続して負荷した場合と，船船の遭遇頻度に応じた嵐の段階をランダムに負荷した場合とについて、船体物造で一般的なまわし溶接糖手の疲労試験を実施した。それらの試験結果の１例として，図３.３に，紛体が実際に経験すると思われる荷面をシミュレートした荷面（ランダム）の場合について，試験片の破断までの実船に換算した年数（寿命）を横軸に示す。図３３の縦軸は，との疲労試験とは別に実施した一定応力振幅下での按労試験結果を使って，線形被暫則による繁積被密度を計算した結果を示す。との緊積被害度が１であると線形被害則が成り立つことになる。とのパラツキが変動荷重による影響と考えられるが,今回の疲労試験結果でのパラツキが小さいととから，適当な修正を加えるととにより，従来の線形被害則が適用できるととが分かった。
3. 3   疲労強度検討のための波浪荷重設定
船休構造部材に発生する応力の長期類度分布を推定する場合には，規則茂中での波漠荷重による変動圧や船体運動によるタンク内液圧変動を正確に求める必要がある。疲労強度を検討するときの荷重は，船体構造の桑格強度，座屈強度および降伏強度に対する桑大荷重ではなく繰り返し荷金であるので，波の１周期分の被浪荷重についての検討が必要である。とれらの放浪荷重下での対象部材の応力を求めるには，膨大な応力解析が必要であり，現在の設計では，より実用的な方法が採用されている。ここでは，応力解析まで含めた大規模な計算による方法でなく，疲労強度検討を前提とした披浪変動圧の特徴を把握するととにした。大型バルクキャリアーについて，従来のストリップ法に，静止水面から実際の波面までの船側部分の波浪変動圧と船倉内のバラスト水によるタンク内変動圧成分を追加して船体断面内での時々刻々の変動圧力を計算し，波長の差による迎動量の影響や改改変助圧とタンク内変動圧の位相差による圧力分布の変化を検討した。計算例として，図3. 4に満載状態での放浪変動圧分布を示す。図より，故浪姿動圧の分布形状は，故長が短い場合には圧力が船底から水線付近に掛けて指数関数的に急敵に増加するのに対し，故長が長い場合には船底から水線付近に掛けてほぼ線形に変化しているのが分かる。とれらの計算結果の圧力分布を単純化して図3. 5 (b)に示す疲労検討用の被浪変動圧とした。もう１つの考慮点として，船体外部からの披浪変動圧とＢ／Ｃでは倉内のベラストタンクではタンク内変動圧との位相差の関係も重要である。船体運動加速度によるタンク内変動圧を明確にするために，模型タンクによる動揺実験を実施した。実験条件として，加振方向（船の運動成分であるHeave, Sway, RollおよびHeave ／Swayの速成）,液位，外部との空気の施通の状態，加振周期（実船換算で波の周期程度を選択）.加振振幅，加振方向の位相差を変化させた。とれらの実験結果をまとめると図3. 5 (a)に示すように加振方向が単独の場合は， Heaveに対しては上下方向加速度による変動水圧の分布は重力加速度によるものと同様に作用し，Swayに対しては，水平方向加速度により変動水圧分布は左右非対称になるように作用し、Rollに対しては，回転角による傾斜節水圧分布になるように作用するととが分かった。また，HeavyとSwayが連成する場合はそれぞれの加振方向による変動水圧を運動加速度との位相差を考慮して，面ね合わせることにより推定できることが分かった。したがって，ストリップ法により船体運動成分が分かれば，図３５(a)から，タンク内変動圧の大きさと分布が設定できる。
3. 4    疲労データと疲労強度推定
図３１に示した応力の長期頻度分布と疲労強度データ（Ｓ－Ｎ線図）を用いて疲労被害度を計算する場合には，両方の応力の定義をそろえる必要がある。つまり，船体積造部材に作用する応力の長期分布を有限要業法による応力解析で求めるとして，その求められた応力値が精造部材形状の応力集中を合んでいれば，疲労試験データのＳ－Ｎ線図の縦軸の応力値も同様の応力集中を含める必要がある。との船体構造の応力解析結果の応力値とＳ－Ｎ線図の応力值を結び付けるのがホットスポット応力である。つまり，ホットスポット応力を，船体標造部材の応力解析結果から共通的に構造部材形状による応力策中係数を考度し，溶接ビード形状によるミクロ的な応力集中係数を除いたものと定義して，船体構造で銭労損傷が発生しやすいまわし溶接部に注目して，溶接基礎粧手とベルクキャリヤーサイドフレーム下嫦部とスチフナ付プラケットの構造疲労試験体のホットスポット応力を計算するととによりそれぞれの疲労試験結果を，ほぼ統一的に表せるととにより，検証した（図3. 6参照）。まず，まわし溶接触手試験片（溶接蓝磁触手）について，ＦＥＭによる応力解析を実施し，溶接止熔部からある距離はなれた2点の応力值を外挿し，止端部での応力値をホットスポット応力とする。このホットスポット応力を殺軸として疲労試験データをプロットして整理した結果を，図3. 6の点線（平均值）と1点錯線（平均值－ 2 σくσ ：標準偏差値＞）で示す。との標準偏差値が主に溶接ピード形状による応力集中の影響を示していると考えられる。そして、Ｂ／Ｃの船体構造部材の検型であるサイドフレーム下船部モデルとスチフナ付プラケットモデルの試験体についての彼労実験結果を上記と同様な方法で解析し，ホットスポット応力で整理すると，図3. 6のプロット点となる。とれらの実験点は先に述べた溶接基礎継手のバラッキと同等なととから，船体構造の応力解析結果からホットスポット応力を求めるととにより，溶接基礎糙手の疲労データを利用して，疲労被害度が計算できるととになる。船体積造部材の奨労強度を推定するときに利用する扱労実験データも単一でなく，船体積造部材をモデル化した物造模型の疲労データ，突合せ継手，岡肉溶接継手，まわし溶接継手などの溶接基礎継手および平滑材の疲労データまたは疲労働裂伝播データなどがある。榕接基礎熱手の疲労実験データが数も多く信頼性が高いので，とれらのデータを有効に利用するととにより，疲労強度推定特度は上がると考えられる。上記のホットスポット応力法は正に溶接基礎継手の疲労実験データを有効に利用できる方法である。その部材に対応したＳ－Ｎ鞍図がない船殻構造部材の変労強度を検討する場合に，平滑材の扱労データを利用して,精造的応力と溶接ビード形状による応力（歪）集中も含めた局部歪で評価する方法がピーク歪解析法である。図3.7に，構造校型の疲労試験体の材料の歪硬化特性と弾塑性解析によるピーク歪を求め，実験値の疲労データを整理することにより，実用的な疲労寿命の推定が可能であることを示している。図３７は、ＳＲ 202で実施された疲労実験の船体構造部材のモデルであるブラケットモデル,スチフナモデルおよびダブラーモデル試験体の応力計刻アータから応力集中を求め，材料の応カー歪線図から，溶接止端部における局部歪（ピーク歪）を計算し、そのピーク歪振幅を縦軸に整理したものである。試験体の種類にかかわらず，監理された後労データのバラツキが小さいことから，との方法による有効性が分かる。さらに，溶接ビード止端部から発生・伝播する疲労亀裂を破壊力学的手法で解析し，溶接拡破糖手の疲労寿命を推定できるととを図3. 8に示した。まず，リプ十字糕手試験片の落接ビード形状データ（止端部半径，溶接角など）を使って，溶接断面形状の境界要条法による応力解析を実施し，最大応力発生点から亀裂伝播想定機に沿う応力分布を求め，降伏応力を越える部分は卸性修正を行った後で，応力拡大係数を求める。との応力拡大係数を使ってバリス側（亀裂伝播速度と応力拡大係数を関連づける実験式）を仇裂が止端部から深さ方向に２両になるまでを積分するととにより扱労寿命を求めた。とのようにして推定した疲労寿命は実験値とかなり合っている。との方法は疲労亀裂の初期段階だけでなく順次，構造部材を伝播していく過程を解析していくととも可能である。いずれの方法においても，実船の構造部材における繰り返し応力を合理的に推定するとと，実際の疲労現象に近いモデルによる疲労解析を疲労実験データをうまく利用して解析していくことがポイントである。
3.5実船計測の重要性
とれまでに述べてきた船体構造部材における疲労強度の推定精度を検証するには，どうすればよいか？規則故中の波浪荷重は水槽試験で検証でき，一定荷重下および変動荷重下での疲労強度はそれぞれの条件下での扱労強度は，それぞれの条件下での疲労実験データにより検証できるが，不規則設中を就行する船舶の構造部材での扱労強度の検証は困難である。そこで，改浪荷釘，構造応答，毀労強度を総合的に検証するための実船計測による方法を検討する必要がある。今までに，実船計劃を行った例を調査した結果，計劃対象が解強度で短期計劃．計劃目的も応力状態確認・安全性確認が主で，慎強度部材や局部部材を対象にしたかつ疲労強度を主眼においた実船計劃例は少ないととが分かった。従って，とれら部材では，作用する祭り返し荷金（長期頻度）の設計推定値を実船計測データとの比較により検証するための現実的手法が確立していない。まず，英船計劃の応力波形から疲労強度を解価する場合の被形計数法として，レインフロー法を用いると，正しく疲労ダメージの蓄積を算入でき，広域周波数数形も問題なく，高次振助成分が重量するケースも辞価できるととを示した。そして，今後の実船計崗の方向を図３.９にまとめた。つまり，従来の設計の確認的目的から，船体運動・樽遊応客理論の検証のための計測と運動や応答のモニタリングのための計測の２方向があるととを示した。また，計測装置システムについてもまとめた。
3. 6   あとがき
とれまでに述べたとと以外に，現状の船体標造設計に関連し，各種の狭労強度評価法の相対比較表，損傷データーベースから収集・整理した大型Ｂ／Ｃの接労に起因する損傷の全体的傾向の調査，船体構造と海岸構造物との接労酸叶の差の調査を行った。そして，荷重条件の設定・モデル化の途いにより生じる疲労寿命の算定結果の差についていくつかのシミュレーション計算により検討し，航路すなわち波波データの違い，および線形扱労被害則における不確かさが段も大きいこと,各種族の応答スペクトルから平均周期を求め，疲労被害度のシミュレーション計算を実施して、その算出法による差，船速の影響について検討した。船体構造部材の夜労強度を信頼性解析により，総合的に評価し，管理するために，疲労強度へ与える影響度と疲労強度推定精度に関する調査研究を実施したが，最終目的に到達するまでには，まだ，研究すべき課題が残されている。例えば，疲労亀裂伝播解析による船体特造の安全性評価の確立，海水中腐食環境での疲労問題，疲労強度検討に対する披浪変動圧の推定精度向上，実船の変動荷重における鼓労強度および解析の検証のための実船計測法とデータの収災などである。とれらの研究は，広範囲の技術分野にまたがっているため，造船界・海延界の共同研究により取り組む必要があろう。画第分部波波変動圧分布at S.S. 6.36 :満載状態
( Fn = 0.14, Wave  Height = 5m , X = 120de8 HEAVE ROLL Ps = h • αν Ps ：変動水圧HEAVE/SWAY + αν ：上下方向加速度αн ：水平方向加速度, θ :回転角Ps = h・αν Ps=b/2・αн但し、運動加速度との位相差を考慮図3.5 (a)  疲労検討用のタンク内変動水圧分布HEAD SEA x = 180° BEAM SEA x = 120°図3.5 (b)  疲労検討用の被浪変動圧分布疲労亀裂伝播解析法によるリブ十字継手( A s weld )の疲労強度推定結果12 3. 8 B:給体運動／構造応答理論の検証アプローチ描3.9今後の実船計測の方向
4.1　まえがき
構造物の強度とは何を指しているのだろうか。応力を計算して許容応力を越えると「強度が足りない」と言われる。精造物に要求される強度とは，その精造物が期待される機能を果たすことであろう。計算された応力が許容応力を越えた時，構造物の如何なる機能が果たせなくなると言うのだろうか。あるいは，許容応力を越えなければ機能を果たすと言い切れるのだろうか。矯造物に期待される機能とは使用期間中に，壊れないとと官えようが，およそ存在するものは絶対に壊れないものはないとするならば，壊れにくい成はある確率でしか壊れないとと言うべきであろう。では，嫌れるとはどういうととなのだろうか。許容応力を越えたら壊れるのだろうか。あるいは許容応力を越えなければ壊れないのだろうか。壊れるとはどういうことなのか，あるいは嫌れるか否かの判定はどのようになされるべきか，嫌れることに対する影響因子にはどのようなものがあるのかについて考察する必要があり，明確化が必要であろう。
4. 2 横造物の破損形態
許容応力を超えるとと破損とは必ずしも１対１には対応していない。敬損の形態には次のようなものがある。 （イ）塑姓崩壊に　座屈所機ト疲労私殺コ　鹿性破壊上記のうち，(ｲၢは精造物のうち，かなりの範囲が筮性化し．荷鉱には耐えられずに大変形を来し崩壊するものであり，船体構造では一般には単独には生じるとは考えられない破損形態であるが，圧縮或は剪断を受ける場合は，向と相俟って生じるととのありうる損傷形態である。にけも近年の鉄鋼材料の向上或は溶接技術の向上により，一般には生じるとは考えにくい形態であるが、いを放置しておき、長い亀裂となると低温で生じる可能性のある損傷形態である。上記より，紛舶においては一般に何座屈崩壊或はけ疲労亀裂を一般的損傷形態と見做して良いと思われる。とれらに対する船舶構造部材の耐力は妥耗等により弱まって行くととは言う迄もない。座屈崩壊或は疲労働裂は，なぜ生じるのであろうか。前者は圧縮力あるいは剪断力を受けるととにより生じ，後者は線返し荷重を受けるととにより生じる。前者は荷重を一度受けた丈で生じ得るし，後者は叛動荷軍のような徴小な荷軍であっても練返し数が多いと生じ得る。即ち，損傷形態に応じ，適切な荷重を考える必要があり，ある１つの荷重のみで応力を計算し，許容応力と比較するのは，単に便宜的手段である。
4. 3    船体構造の破損シナリオ
船体構造に重大担儀が起きるとしたら、何がひきがねになるのかあるいは破損が生じるとしたら如何なる部分から敬損が生じるか，又，その敬損が起きたら船体精造に何が起るのかのシナリオを考えておくととは，設計上或は巡用上大事なことである。そとで，当ＷＧではこれらについての考察をベルクキャリアに対して行った。前者をFault  Tree  Analy sis  (F T A),後者をEvent Tree Analysis （E T A）を用いて実施した。例を図4.1及び図4.2に示す。 F T Aは、図4.1に示す通りある様も距大な事象を選び，その事象を惹き起こす為に必要と考えられる下位事象を啊次結びつけて考えていく手法である。ＥＴＡは逆に級も下位の基本事象から出発して次に如何なる事象が起こるかを考えていく手法である。とれらの図から，例えば船側外板に大亀裂が生じる時の事象の組み合わせを追っていくことが出来，更に，検査の重要性，設計時に考慮すべき冗長性或は部材重要度が読取れる。更にとれらＦＴＡ或はＥＴＡを検証する為に撤積貨物船の倉内肋骨が外板からはずれた場合或は倉内肋骨が衰耗により薄くなった場合に応力がどのように変化するか，又，撤積貨物船のピルジホッパー斜板のナックル部に亀裂が入った場合，いかなるととがひき起こされるかについての試計算を行なった。その結果，肋骨とビルジホッパー斜板との溶接がはずれた場合，肋骨に生じる応力が，増大すること．肋骨が変耗した時も文，肋骨に生じる応力が増大するとと又，肋骨が外板から離脱した時，外板の応力は上昇し，崩壊する煩れのあるととが示された。一方，ビルジホッパー斜板のナックル部に亀裂が入ったとしてもある程度の長さに達すると亀裂は殆ど進展しないととが示された。即ち，発現確率10 8レベルの応力の変動に対応する亀裂長さ30 mの時の応力拡大係数範囲は90 kg／mであり，との値は魚裂が進展するととを意味するが，魚裂長さが600 mとなるととの値は20kg／mとなり，魚裂は進展しにくいととが，明らかにされた。
4.4 総合的強度評価法
船休樽造の総合的強度評価法を考える時，その担傷形態を念頭において考えるべきであることは先に述べた。とこでは一般的に強度評価を行う時，如何にすべきであるかを考える。構造物の強度評価とは構造物の強度が，構造物に加わる荷重に対して適正か否かを判断するととである。即ち，壊れにくさ，或は荷重に対する強度の持つ余裕の程度の適否を判断するととなる。強度余裕を定式化すれば，例えば次のようになる。 M ll R  (強度) (余裕)従来，強度余裕Ｍは安全性を考慮して大きめの公称荷重Ｓoと小さめの公称強度Ｒoを用いた確定値で論ぜられ, M＞ 0なる町を確保するために，１を越える安全率を用いている。 λ（安全率）＝Ro（強度）／So（荷重）＞ 1ととで言う大きめあるいは小さめと言われる量については明確にされていない。強度は構造物自身の持つ精度等によるRandomnessを持ち，又荷重には海象等に起因するRandomnessを含んでいる。強度の余裕を解価する為に，強度および荷重を算定し、比較するととになるが，それぞれの算定時には現在の解析技術あるいは実験技術では必ずしも十分には解明されていないUncertaintyが含まれる。即ち。強度及び荷重，それらの签である余裕はそれぞればらつきを持つものとしてとり扱う必要がある。校式的に80 4. 3に示す。図の植軸は荷重と強度とを同一尺度で示す為に例えば応力あるいは圧力等とする。実線は真の荷重又は強度を示し、破線はそれらの算定結果を示す。破損確率は荷重（ Demand ）が、強度（ Capacity ）を上題る確率となる。設計時には荷重と強度を算定して始めて比較が出来る。従って比較は破線同士で成されるが，とれらの線は，その精度を考இに入れたものとする。破損確率は荷重と強度の分布が求められれば計算するととが可能であるが，一般にはそれらの分布を正確に求められることは稀である。そとで荷重と強度の平均値および標準偏差を求め，分布を正規簡率分布と見做すことがしばしば行われる。との時次式より信頼性指標βが容易に求められる。
C ; CAPACITYの平均値oc ； CAPACITYの標準偏差D ； DEMANDの平均値σρ； DEMANDの標準偏差βから破損確率は次式により求められる。 P, = $ (- β) φ ；標準正規確率分布関数それでは荷重および強度のばらつきは，いかなることが原因で生じるのであろうか。これらの相関図を図4. 4に示す。即ち，強度は工作精度等の関数であり，構造物へ加わる荷重は航路により炎められ，構造物への要求は積荷あるいは航路により決められるが，構造物へ加わる荷重は決定値としては与えられない。更に強度や荷重を算定する時にもその算定精度にばらつきを持つ。同図には，ばらつきとは直接関係はないが，強度評価の是正あるいは検討の為に必要とされる実船計測或は検査のフィードバックも示してある。狙ましい強度群価法とは，図4. 4の各影響因子を考慮に入れ，図4. 3の模式図を数値化し，群価することと考える。
4.5
強度と荷重およびそれらの算定にベラツキがある限り，強度膵価は確率的取扱いとすることがわかり易く，妥当であろう。いわゆる設計荷重を用い許容応力で醉価するにしても，その茲にはベラッキを持つ盘としての強度および荷重，およびその酔価がある筈であり，いわゆる実様をもととすると称する評価もバラツキを持つものである。隨略を持つ量を互いに比較し，評価する手法として借類性解析がある。バラッキを持つ荷量と強度から破壊確率を求めその破壊確率が許容されうるか否かを判断するととになる。その為にまず，荷宜および強度もしくはそれらの算定のパラツキが如何なるものかを知る必要があり，又，一般に精造物とはどの程度の破損確率を持つかを調査する必要がある。そとで当部会のＷＧ 1.では主に精造応答の算定精度の検討がなされた。真の算定精度を求めることは出来ないが、ＦＥＭ手法におけるモデル化手法，誤差解析手法，モデルによる解析精度等の検討がなされた。その結果，精造解析にとって重要な応答の比較的大きな箇所の誤差を数免程度以下とする為のモデル化手法の確認がなされた。又，対象とする構造毎に適正なモデル化範囲が與なることも示されている。一方，構造応客のみならず座屈又は崩壊荷重の筑定モデルも検討され、モデル化範囲及び塊界条件等の適正化の损案がなされている。 WG 2では工作精度の強度に及ぼす影響について検討された。ビード形状の疫労強度への影響の調査が行われた。自進いによる応力上昇についてはその解析法が提案され，解析結果は隣接構造の影響を大きく受け，応力上昇率又は疲労強度減少率は構造配置の関数であるととが示されている。最後にパネルの平面度の崩壊荷重におよばす影響についてもその解析法が示され，単板に於ける強度低下牢よりも防挽板の低下率は少ないとと，挽み形状と応力状態による低下度の差などが報告されている。 ＷＧ３では，被浪荷重条件の疲労強度へ与える影響，疲労強度解析に用いるべき荷重分布又は応力履歴および疲労強度の算定法についての検討が行われた。当ＷＧではまず参考のため、他分野における構造物に対する許容破損確率を調査した。 C I R I A (Construction Industry Research and Information Association)ではPf = 10~ Ks T / nr T ：耐用年数nr ：被災する人数Ks ：社会的基準係数公共建築   0.005   一般家屋   0.05   標築   0.5   海洋矯造物5.0としており  T = 20    nr = 50      Ks = 5.0とすると   Pf = 2 × 10 ~ 4 T =20   nr = 10.000     Ks = 0.5とすると   Pf  = 10~7となる。又, Det Norske VeritasではそのClass Notes №30.6で船体構造に対し次表のように与えている。
とれらから許容破壊確率は10~³ ～10~ 7と思われるが、環境問題或は人命の観点等から，この値を決定づけるには社会的コンセンサスが必要である。次に本WGで行なわれた信頼性解析結果および検査法等について述べる。 (1)　倍頼性解析試計算結果疲労強度の観点からの信頼性解析および，座屈圧強強度および崩壊モード法による信頼性解析を行った。 (a)  疲労強度信頼性試解析疲労強度の観点からの解析法およびその結果を次に示す。 20年疲労寿命に対する信頼性評価モデルを次のように設定する。 F = 1 n  ( Dcr )  - 1 n  ( Dc ) Dcr ：許容被害度Dr  ： Df = n • (K • σmax)m • Γ (m／h + 1) ／ (a • (In n)m/h ) a , m : S − N線図の係数(N = a σ− m ) n  ： 20年に相当する応力の繰り返し総数♂m ax ：放浪変動応力の1 ／n 段大値(直接計算より算出) ћ ：ワイプル分布の形状パラメータ(直接計算より算出) K ：応力集中係数信頼性指標βを算出するにあたり， D。 .  a は対数正規分布に従うとし，他は確定値として取り扱った。使用した各変数の特性値および計算結果をそれぞれ装4. 1．表4. 2に示す。
とこでD。rおよびaを確率変数として取り扱ったが，D。rおよびaに関しては材料もしくはビード形状の非均一性を考慮に入れているととを意味する。 (b)   座屈・圧壊強度に関する信頼性試解析撫碩貨物船の中央部のモデルを用い，一軸圧縮場における信頼性指標を求めた。破損関数2は次式で定義した。 2 = x 2 φ σ γ = (1 /KHT) (φ・χsw σs + xmc ・σψ) γ 1 /γ maxとこで. φ       :座屈・圧壊強度低数Кнт :ハイテン係数φ       :組合せ係数であり，その他の記号の意味は表4. 3に示す。計算に使用した各変数の例を表4. 3に示し，結果を図4. 5にしめす。図4. 5に示されたφρρ等は種々の算定法による座屈圧機強度係数を示している。安全性指標は材料，工作精度および荷重等によって定まるが，この値は計算に用いる算定法によっても変化するととを示していると言える。なお，βに及ぼす影響を調べる為，感度解析も行ったが，降伏応力の圧夷強度に及ぼす影響が大きいととが示された。
(c)　崩壊モード法による信頼性試解析
面内力の加わる時の崩壊強度に基づく立体幕板モデルを用いた信頼性解析を行った。対象船は撤寝貨物船でありモデルを図4. 6 ， 4. 7に示す。結果の例を図4. 8に示す。同図はサギングの場合の結果であり，曲げモーメントによる殺大応力の平均値を175MPa，変動係数を0.07とし剪断力による応力の平均値を40 MPa，変動係数を0.07とした場合の結果である。本方法は鶴応力と剪断応力とを同時に受ける時の解析が可能であると又，破損の経路を辿っていくととが出来るととに特徴がある。同因は破損経路がサイドシェルから始まり甲板に至るととを示している。とれらの試解析で荷重のバラツキ，疲労強度のバラツキおよび圧玻又は崩壊強度のバラツキによる倍類度への影響度が肘算出来るととが確かめられた。 ＷＧ１の結果として応力応客の解析構度は数名。 ＷＧ２の結果として溶接ピード形状による変労強度への影響は上記の係数a.の対数のバラッキが5彩程度，目途いの影響は応力の高い箇所で応力を1.4倍程度増加させ，座屈圧域については¢ = 0. 9という結果が得られており，又，W G 3では応力応客が海域により30免程度の差があるととがわかっている。とれらの結果を上記の結果に折り込むと帽類度が求められる。但し、ベラッキは上記以外戚はＷＧ１〜ＷＧ３で行われた項目以外にも存在し得るもので注意を要する。又，バラツキは設計時にすべて把握出来るものではないし，損傷は苔無ではないので検査も船体の信頼性を維持する為に大切な項目である。 (2)　検査結果のフィードバック手法および検査計画について(a)　検査結果フィードバック手法従来から損傷又は検査結果の設計へのフィードバックはなされてきている。との時損傷あるいは非損傷の相対比較による線引が行われるが，定量的評価が難しく又，膨大なデータが必要とされた。本項では活用しうる数少ないデータから，いかに有効な情報をひき出せるかの検討を行い，ＶＬＣＣのサイドロンジの疲労損傷の情報をフィードバックする為のベイズ手法の有用性を検証した。疲労損傷については応力Ｓと寿命Ｔとに次の関係があると仮定した。 $ = C T-ייととでC，n ＝常数である。 Tはばらつきを持つ盘であり数少ない損傷の頻度からＳを推定出来，ある信頼度を目標値とする為のＳの値を求め、必要とされる補強の程度を求めることが出来た。結果については日本海事協会「高張力鋼構造検討会報告」を参照されたい。凹損についても又q =16Mp／ S² Mp：塑性モーメントq ：水圧とし崩煥の有無によりＭｐの債を決定出来る。 S :心距次に検査計画立案手法の一例について述べる。 (b)　逐次コストミニマム姓による検査計画立案構造物の検査計画の立案は，構造物の信頼性とコストの両面からのアプローチが必要である。ととでは立案法に関する手法を示す。精造物の検査計画の生涯最適化はきわめて複雑となる。その為に近似最適化手法の適用が必要となる。扱適化パラメータを各部材に適用する検査手法および構造物の検査問隔とする。ある検査時（ｔ）から次の検査時（ｔ＋１）の間にかかる期待コストＣＴは検査費用，検査で計画的に使用伴止したときの稼働損失，破壊部材の補修費用および不意の使用停止に伴う稼働損失および部材破壊が大規模破壊に発展したときのリスク（聲用）の和として考えられる。级適化は各検査時毎にとの期待コストの最小化を計るととで行う。検査手法は，検査無し（ＮＯ），目視検査（ＶＩ），詳細検査（ＭＩ），目視および条件付き詳細検査（Ｖ＆Ｍ），およびサンプリング詳細検査（ＳＭ）、の５手法から選択する。試計算結果の一例を図４.９に示す。検査間降をもパラメータとした時ＣＯＳＴが長小になるととが示されている。との計算の為には検査費用，補修費用等の算出が必要であり，許算結果の精度はこれらの推定精度によるが，検査計画立案の一手法として役立つと思われる。更に検査時にどの程度，損傷が見つかるかの推定も大事なファクターとなるので亀裂の発見の能力についても考察した。使用したデータは船級検査において報告された船船の外板に生じた亀裂損傷である。亀裂を下記のように分類し、各々のタイプ毎の発見率と亀裂長さの関係を図4.10に示す。 type A  ；腐食を伴う外板自体の亀裂（溶接部含む） type B ；腐食により生じた内構材の損傷に伴って生じた魚裂type Ｃ　；腐食を伴わない内構材の損傷に伴って生じた飽裂type  Z   ;  腐食を伴わない溶接部から生じた角裂
4.6  まとめ
本ＷＧでは，強度とは何を指しているのか，破損形態には何が考えられるのか，強度評価とはいかなるものであり強度群価に影響を与える因子にはいかなるものがあり，その影響度はいかなるものか又，信頼性を維持する為の検査計画および検査結果の設計へのフィードバック法等について検討を加えた。その結果，設計・工作・運用の面からパランスの良い強度評価を行うことおよびその為の管理目標を定めるととについて成果を得られたが，一方で基礎的研究の大切さをも同時に見直されるとととなった。肌ち、 ①　応力の算定に通常ＦＥＭが用いられているが，との算定精度に関する考察を系統立てて行われている例は少ない。本研究においてモデル化手法の検討，誤差解析が行われ梢度に関する情報を得るととが出来た。 ②　工作不整の強度への影響度に関する試計算が溶接形状，目造いおよびパネルの平面皮をサンプルとして成され,浴接部の応力集中の度合，応力分布，目途いによる応力の上昇度，平面度の崩壊荷重に与える影響等について種々の知見が得られ，疲労強度算定の手法も開発された。残留応力の影響，溶接形状の三次元変化等については今後の問題として残った。 ⑨　遭遇期待海象における披浪荷重の取扱い及び疲労強度算定法についての成果を得，Peak Stress又はHot Spot Stress或は魚裂発生と進展との統一理論等の適用法が明確になった。更にとれらの統一的取扱いの明確化が望まれる。 ④　応答もしくは荷重の弊定格度，工作精度及び荷重のRandomnessあるいはUncertainty を考慮に入れ，借類性試解析が行われ，又ＦＴＡ，ＥＴＡおよび損傷フィードバック法についても検討され，成果を得た。しかし乍ら信頼性解析においては，破損関数の設定が必要であり，この関数は必ずしも融な形では替けず計算が非常に複雑になる。特に精度との関連でCapacityとDemandとの分離が非常に難しくなってくる。本研究により，崩壊モード法を用いた内面応力場における構造信頼性解析が可能となった。本手法では面外荷重の影響は近似的に取扱われている。一方，ＷＧ 2の試解析によれば，面外荷重の崩壊強度への影響は面内応力方向と関係を持つ。従って本手法を更に発展させ，これらの現象をより忠実に取り入れた解析の適用が望まれる。又検査に関しては，人間の能力には限界があり，すべての部材を人間の力で検査するととは不可能に近い。船体襟造の大部分は腐食祭囲気中にあり，凹損，クラックのみならず衰耗の検査も行なわなければならず，機械化も相当に困難である。本研究でクラックのモニタリング手法の初期検討も行なったが，いろいろな担係をモニタリングする為の手法の開発が望まれる。管理目標は終局的には構造物の信頼使を目標信頼度以上にするととであると考えられる。目標信頼度の決定の為には社会的コンセンサスが必要である。上記①から③の問題点は現時点では残されており，令後の研究が望まれるが，とれら英酸的研究はいずれ明確になってくると思われる。更に，最近の数値解析技術の向上等により，⑨の問題も解決されていくと思われる。構造物の強度評価に於いては，ますます信頼性評価の重要性が増すものと考えられる。本研究において評価に及ぼす影響度等について各変因について検討し，それらの有機的結合を図り，成果を得たが，更にデータを増すととにより，本解析手法を具体的に適用し，信頼性評価の活用を図るべきである。の関数である。
へfeed  backされる。
は互に比較される。
は互に関係を持つ。昭<昭昭4 -1昭をすB - - . ( A例)強度評価の為の相関18 4.4
－ 66 ー平成２年度より４年度までの３年間，４つのワーキング・グループの下に「解析精度，工作精度，紛舶の運航状態の途い等が，帶泡強度および帶造が受ける力等の算定へ及ぼす影響を定量的に把握して，宿頻性をより正確に評価する。」方法を検討して来た。その結果，各種要因が強度に及ぼす影響度を定量的にある程度把握出来，又その方法を確立するととが出来た。しかしながら，本文の中でも触れたように々後解決すべき課題もいくつかあることも分かった。特に，工作精度の実験データおよび船の運航実稼データ等の収集は強度および外力でのばらつきを定鼠化するためには必要である。又，船船の運航状態によっては，腐食等の影響により格官で述べたように平均強度やばらつきが時間と共に変化していくことにも配廊しなければならない。就就後の船疫精造の総合的評価ではとの運航状態の把握は欠かせないものであり，設計・建造•運航という様に船の一生を考えた場合，今後の大きな課題となると思われる。级後に本調査研究で目指した「確定論的評価法」から「信頼度による評価法」への脱皮のためには，社会的コンセンサスが得られる様な船殻構造の信頼度の設定が今後の課題と思われる。