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造船業では、船体の独特な曲がり形状を実現するために、ガスバーナーを用いて鋼鈑を曲げ加工する技術が不可欠である。この曲げ加工技術は撓鉄(ぎょうてつ)作業と呼ばれ、造船業における固有技能の一つである。本研究では、この撓鉄作業に着目し、計算機を利用したシミュレータを作成することによって、撓鉄作業の技術の伝承、さらに装置化や自動化を実現可能とすることを目的とする基礎研究である。
線上加状は熱加工であるから熱弾塑性解析法が最も有効な解析法であると考えられ易いが、シミュレーションには適すものではないと判断した。そこで本研究では、非線形大暁み解析法である有限要素法による板曲げ問題のための弾性解析法を用いることとした。
先ず、撓鉄作業のシミュレーションを念頭に、撓鉄作業のモデリングについて研究した。特に、線状加熱による面外変形と熱収縮をモデル化するために、外力と拘束条件を検討した。実験結果を用いて、面外変形における荷重条件として、焼き線から一定距離だけ離れた接点に上記の曲げモーメントを付加することとした。さらに熱収縮における荷重条件として、熱収縮を起こす等価な圧縮加重を焼き線から一定距離だけ離れた接点に対してかける外力のモデル化を行った。また、拘束条件としては焼き線の中点に相当する接点を全自由度拘束した。そして、以上のモデル化を考慮した板曲げ加工の実用シミュレータをワークステーション上に構築した。
さらに、構築したシミュレータの有効性を確認するために、シミュレータによって得られる結果と、実験値との比較を行うことによって、曲げ加工シミュレータ用に構築した有限要素プログラムの有効性、および面外変形・熱収縮のモデル化を検証した。その結果としては、シミュレータとしての定性的な変形挙動は充分満足しているものと確認することができた。

【研究分担者】
青山和浩	東京大学	工学部	助手	(Kakenデータベース)
榎沢誠	東京大学	工学部	助手	(Kakenデータベース)
大塚守三	東京大学	工学部	助手	(Kakenデータベース)
大坪英臣	東京大学	工学部	教授	(Kakenデータベース)
小山健夫	東京大学	工学部	教授	(Kakenデータベース)