船舶の疲労とは何ですか?

Jul 17, 2023

船舶の建造前には、構造上のさまざまな観点から解析的にチェックする必要があります。

これは、船舶の設計を数値的に検証し、さまざまな規模で構造上の欠陥、損失、脆弱なリンク、または不適合につながる可能性のある矛盾や不足をチェックするためです。 スケールを変えることで、そのようなすべての事態は単一の小規模な領域に局在化する可能性があり、場合によっては地球規模のレベルで発生し、船舶の構造全体に危害を与えたり、広範囲の損傷を与えたりする可能性があります。

したがって、すべての船舶について、構造の健全性をチェックし、船舶の設計に関連するリスクを特定して評価するために分析を行う必要があります。

以前は、ほとんどの解析は第一原理と数値手法に基づいて行われていました。 しかし、時代の進歩とともに、現在ではあらゆる形式の解析が有限要素ベースになり、ソフトウェア リソースを通じて実行される計算手法にさらに統合されています。

船舶に対して主に実行される構造解析の種類は次のとおりです。

直接強度および最終的な船体ガーダー解析では、主にグローバルおよびローカル レベルでの船舶とそのコンポーネントの構造解析を扱います。

自由振動解析および強制振動解析では、指定された軽量、自重、機械および装置の動作、およびグローバルおよびローカル レベルでの外部荷重の下での振動モードに関する構造応答を扱います。

生き物と同じように、無生物もある時点から疲れます。

疲労とは、反復的または周期的な負荷による身体への構造的影響を意味します。 簡単に言うと、疲労荷重は、一定期間にわたる材料の「磨耗」または「磨耗」から生じます。

物理的な観点から言えば、疲労荷重の影響は、加えられた周期的な荷重による物体や物体の亀裂や変形から始まります。

さらに荷重がかかり続けると問題はさらに悪化し、最終的には構造物や部材の重大な破損に至ります。

したがって、別の意味では、疲労荷重は、時間の経過とともに加算され、材料の強度支持能力に影響を及ぼし、破損として現れる時間変化する長期荷重として定義することもできます。

他の負荷とは異なり、これらは短期的なものではなく、すぐに構造に影響を与えることはありません。 これは、最短時間 (数秒以内) で構造破壊につながる衝撃荷重とは対照的に、荷重効果の最も遅い形式です。

実際には、構造物に対する周期的または反復的な荷重の影響により、数か月から数年の範囲で故障が発生する可能性があります。

単純化した例として、車やバイクのエンジンやギアのベアリングなどの機械部品を考えてみると、その強度にもよりますが、使用期間中に繰り返し負荷がかかります。

ある時点、つまり 10 年か 15 年後、使用状況やメンテナンスにもよりますが、手頃な価格の修理では不可能な完全な故障に直面することがあります。

繰り返しになりますが、雨の多い場所に住んでいて窓ガラスが割れた場合、一時的なその場しのぎの手配では数日か数か月しか持たず、安定した手配を探す必要があります。 これらはすべて疲労荷重の単純な例です。

時間が疲労荷重の主な要因であるため、構造物の疲労の観点からは、構造物または本体が「どれくらいの期間存続するか」を確認することが重要です。 専門用語では、これは疲労寿命として知られています。 したがって、上記の例で言えば、車両の 10 年、15 年、または 20 年、または仮設の窓ガラスの数か月または数日は、疲労寿命にほかなりません。

他の形式の構造解析とは異なり、構造の破損点を正確に推定する直接的または実証済みの方法はありません。

直接的な強度解析とは異なり、構造破壊や振動解析で応力の正確なレベルを予測でき、特定の条件下でローカルおよびグローバルレベルの変形と共振値の正確なモードを把握できるため、次のように言うことは現実的ではありません。どのくらいの時間が経過すると構造物が疲労荷重を受けて破損する可能性があるかがわかります。