当グループにおける構造解析と強度評価の特徴

圧力容器を始め、種々の機械・構造物は、従来、簡単な諸公式と経験に基づいて設計・製造されて来ました。

ところが、近年の科学技術の発達、特に電子計算機の利用が顕著になるにつれ、その機械の仕様条件に基づく詳細な応力状態を解析することで、より経済的であり、かつ、より安全性の高い機械・構造物の設計・製造が行われるようになって来ました。この様な設計手順は、従来の設計方法と区別され、「解析による設計」と呼ばれています。この傾向は経済性と公衆の安全性という必然的要望に支えられ、今後もますます強まるものと思われます。

これら「解析に基づく設計」の中心になっているのが、電子計算機を使用した有限要素法であります。この有限要素法は1954年に、高速大型電子計算機とともに発展したものであり、近年、すべての産業分野で利用され、構造問題の解析のみならず、熱や流体等の非構造の問題解析へ適用分野が拡大されています。有限要素法を用いた電子計算プログラムとしては、ABAQUS、MARC、NASTRANの様な汎用プログラムを始め、種々のプログラムが開発・公表されています。これらのプログラムをより良い機械・構造物の設計に使用する技術も飛躍的に進歩しており、その一例が前述した「解析に基づく設計」であります。

当社では早くよりこの利用技術に着目し、多くの実績を積んでまいりました。

「解析に基づく設計」すなわち、有限要素法を使った構造解析を用いて、より良い機械・構造物を設計・製造するためには構造解析技術にとどまらず、対象とする機械・構造物に関する知識、製造に関する知識、材料挙動に関する知識および安全性を損なう種々の破壊形態（疲労破壊、クリープ破壊等）の知識等々が幅広く要求されます。

当グループでは弊社の機械研究所、材料研究所等の各種研究機関や鉄鋼、機械、都市環境・エンジニアリングカンパニー等の各種製造工場のメーカーとして、或いはユーザーとしての知識が利用され、総合的な構造解析を実施しております。

「解析に基づく設計」の指導的役割を演じて来た1つに、化学・原子力プラント機器に対するASME Pressure Vessel & Piping Codeがあります。このCodeでは種々の運転条件下での機器の応力・ひずみを解析し、各種の破壊形態についての考察に基づいた応力分類に従って安全性を評価し、より合理的な設計をするように要求されています。この応力分類と評価にあたっては、有限要素法等の解析手法に関する知識とともに、機器に関する知識、製造に関する知識および疲労破壊等の各種の破壊に対する知識が必要です。加えて、これらの解析と強度評価の結果はデザイン・レポートとしてまとめるように要求されています。この、ASME Codeに従った機器の設計・製造の実績を当社はより多く有しております。

ASME Codeに従った機器の設計・製造によって当社に蓄積された「解析に基づく設計」の豊富な経験は、ASME Code適用機器にとどまらず、他の多くの機器に拡大適用され、より経済的で安全性の高い機械、構造物が設計・製造されています。すなわち、一般塔槽類をはじめとする圧力容器以外にもLNG関連機器、燃料電池改質器、航空宇宙関連地上試験設備、放射性廃棄物収納容器と輸送貯蔵容器、樹脂機械、ゴム、タイヤ機械、破砕、資源機械、回転機械類、ゴミ焼却炉への「解析に基づく設計」の適用拡大であります。