船舶設計における Hyper Works の活事例

船舶設計における
Hyper Worksの活⽤事例
技術本部船舶設計部構造設計課
⿊⽥和宏
会社紹介
造船
陸上
レジャー
サービス事業
1911年操業、1974年岡山県水島製造所開設
・主力製品・・・省エネバルカー
スプラマックス、パナマックス
石炭船ハンディーケープ
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発表内容
１．NAPA SteelとHyper Meshのデータ連携
解析作業の早期化、効率化の取組み
２．船舶設計におけるHyper Worksの活用事例
一般商船、工作検討、特殊船について、５つの活用事例を紹介
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背景
船殻設計の課題
• 低コスト、省エネ船の開発競争
→設計寿命が短く、新設計船の連続設計が続く
• 新規則の適用（調和CSR, EEDI, NOx3次規制, etc…）
→設計作業負荷が増大、特に構造解析の作業負荷が大幅に増大
 設計作業の効率を改善し、設計リードタイムの短縮
 重量推定精度の向上、解析作業の早期化
NAPA Steel とHyper Worksを連携することによって、解析作業の
早期化、効率改善に取り組む。
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Hyper Worksの導入
Hyper Works
 2014年正式導入
 2015年今年で2年目
様々なソフトを利用でき、主にHyper Mesh, Hyper Viewを利用
Hyper Mesh
様々なフォーマットに対応したFEM プリプロセッサ
ソフトの導⼊教育が容易
 直観的なインターフェース
 豊富な日本語ドキュメント、丁寧なサポートデスク
計画設計のメンバーは、ほぼ全員がユーザーとなった
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NAPA Steel ‐ 3D船殻モデルの活用 ‐
NAPA Steel
船舶設計ソフトウェア「NAPA」の船殻設計モジュール
 設計初期段階の不完全な情報でモデル化が可能
 独自マクロ言語によるカスタマイズ・処理の自動化
 物量に加え様々な形式でデータを出力可
FEM Manager
船の構造解析に適した
解析モデルを作成可能
 曲がりを持った外板
 取付け角度を持った骨部材
 オフセットビームへの変換
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NAPA Steel 一つのモデルから様々な用途へ展開
NAPA Steel
IGES
Ship3D
bdf
DXF
数値情報
規則計算
FE解析
図⾯作成
物量(重量)
FEM Manager
の導⼊
承認図
艤装設計
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NAPA SteelとHyperWorksの連携
NAPA Steel
•
•
マクロによる自動モデリング
変数設定の自動メッシュ分割
•
船の構造解析に適した解析モデ
ルを作成可能
3Dモデルがあれば
解析モデルが作成可能
モデル作成コスト削減
Hyper Works
•
•
•
メッシュ直接編集が得意
導入教育が容易
様々なソフトウェアが使用可能
想定外に
解析オペレータを大幅に
増員できた!!
人的リソースの有効活用
両者の連携により、解析作業の早期化、効率改善、
また、積極的に解析に取り組めるようになった
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Hyper Worksの適用事例の紹介
1
3
2
ホールド部
直接強度解析
局部強度検討
4
特殊船強度検討
5
⼯作性検討
3Dモデル配布
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1. ホールド部直接強度解析 (CSR‐B)
共通構造規則(CSR‐B)では、平行部のホールドに対して、
直接強度解析(FEA)を実施することが義務付けられている。
船級ソフト
NAPA Steel
船殻モデルからMeshを出⼒
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1. ホールド部直接強度解析 (CSR‐B)
従来
NAPA
Steelモデル
現在
⼿作業
下絵出⼒
DXF
ラフ図⾯
2D CAD
FEM Manager
bdf (中間ファイル)
FEモデル作成
Pre-Processor
船級
ソフト
FEモデル修正
Hyper Mesh
CSR‐Bにおける実設計に取り込み運用中
 平行部ホールドであればNAPAよりほぼ完成形で出力可能
 メッシュの微修正をHyper Meshで行う
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1. ホールド部直接強度解析 (調和CSR)
評価対象範囲の拡⼤
2015年7月以降契約船に適用となる調和CSRでは、要求される
解析評価範囲が平行部に加えて非平行部も対象となり、ほぼ
全船のモデルを作成する必要がある。
CSR-B
CSR-T
CSR-H
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ホールド部直接強度解析 (調和CSR)
新規則のベンチマーク計算
 新規則に対応した仕様の解析モデルを作成
NAPA Steel
Hyper Mesh
船殻モデルからほぼ全船のMeshを出⼒
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1. ホールド部直接強度解析 (調和CSR)
新規則
NAPA
Steelモデル
FEM Manager
bdf (中間ファイル)
FEモデル修正
Hyper Mesh
船級
ソフト
Hyper Works
をベースソフトに採⽤
PrimeShip HULL-DSA
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1. ホールド部直接強度解析 (調和CSR)
PrimeShip HULL-DSA
 降伏、座屈、疲労解析まで一通りベンチマーク計算を実施
 複雑な規則に対して設計支援機能が作業者の負荷を軽減
 新規則の影響を把握することができた
設計⽀援機能
カーリング補強
案が簡単
Very Fine Mesh
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2. 局部強度検討艤装品下部補強
係船装置下部補強
 ウィンチ、ボラードなどの係船装置下部
補強検討にHyper Meshを活用
 NAPA Steelより船殻を丸ごとモデル化し、
シェルで強度検討も実施
ビーム要素
シェル要素
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2. 局部強度検討接水振動解析
※当日は動画にてご紹介
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3. 工作性検討建造時盤木配置
⼯作性の検討にも活⽤
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3. 工作性検討吊上げ強度検討
ブロック反転時吊上げ検討
 新たなブロック分割案に対するブロック反転吊上げ強度を検討
 生産コスト削減にHyper Worksを活用
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特殊船 500ton吊り起重機船
500ton吊り起重機船
500ton吊り起重機船の設計にHyper Worksを活用
 クレーン基部強度解析
 3Dモデル配布による工作性検討
NAPA Steelと
solidThinkingで作成
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4. クレーン下部構造強度解析
クレーン基部強度解析
50mm x 50mmの詳細メッシュをNAPAより出力し、規則計算では
計算でないローカルな形状についても応力評価
オートメッシュ機能で評
価範囲外をリメッシュ
計算時間の短縮
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4. クレーン下部構造強度解析
※当日は動画にてご紹介
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5. 起重機船 3Dモデルによる工作検討
特殊船の問題点

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

作業船の構造を見慣れていない
艤装品配置や二重船側構造など構造が複雑
検討初期は図面が不完全
ただし3Dモデルは存在している。(NAPA Steel)
 工作性の検討、配置検討、会議をするにも構造を理解する
のが困難であった・・・
3Dモデルの配布
Hyper View Playerを使用して3Dモデルを社内に配布
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5. 起重機船 3Dモデルによる工作検討
※当日は動画にてご紹介
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発表内容のまとめ
1
サノヤスは上流設計への3Dツール活⽤により
構造設計リードタイム短縮に取組んでいます
2
NAPA Steelによる⾃動モデリングと、習得が
容易で作業が早いHyper Meshの連携により
積極的に解析が実施できるようになりました
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解析だけでなく、⼯作検討や3Dモデル配布と
いった様々な⽤途にHyper Worksを活⽤
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