JP2003322593A - Residual fatigue life estimating device for steel structure weld part, estimating system, estimating method, program, and storage medium - Google Patents

Residual fatigue life estimating device for steel structure weld part, estimating system, estimating method, program, and storage medium

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JP2003322593A
JP2003322593A JP2002127241A JP2002127241A JP2003322593A JP 2003322593 A JP2003322593 A JP 2003322593A JP 2002127241 A JP2002127241 A JP 2002127241A JP 2002127241 A JP2002127241 A JP 2002127241A JP 2003322593 A JP2003322593 A JP 2003322593A
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JP
Japan
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life
strain
fatigue
stress
displacement
Prior art date
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Application number
JP2002127241A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Seto
厚司 瀬戸
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To predict the residual fatigue life of a steel structure weld part. <P>SOLUTION: This device is equipped with a measurement means for continuously measuring stress or strain and displacement of a weld part, a storage means for storing the stress or strain and displacement measured by the measurement means, a frequency calculation means for calculating the frequency of the amplitude of the stress or strain, a measurement period measuring means for measuring the period of measurement of the stress or strain and displacement, an inclination calculating means for calculating an inclination in relation between the stress or strain and the displacement, a crack occurrence life determining means for determining a fatigue crack occurrence life based on the amount of change in the inclination, a fatigue life database, a life calculating means for calculating the degree of fatigue damage and residual fatigue life based on the frequency of the amplitude of the stress or strain, the measurement period, and the database, and a life correcting means for correcting the fatigue life based on the occurrence life. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、船舶、橋
梁、建設機械、建築構造物、海洋構造物、貯槽、ペンス
トック等に利用される溶接鋼構造物の残存疲労寿命を推
定する装置、システム、方法並びにそれらを実施するた
めの処理ステップを格納したプログラム及び記憶媒体に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for estimating the residual fatigue life of a welded steel structure used for automobiles, ships, bridges, construction machines, building structures, offshore structures, storage tanks, pen stocks, etc. The present invention relates to a system, a method, and a program and a storage medium that store processing steps for implementing them.

【0002】[0002]

【従来の技術】鋼構造物の溶接部は応力集中と溶接残留
応力が重畳しており、疲労破壊の起点となることが多
い。溶接止端では溶接ヒ゛ート゛の存在により形状が不連続
なため、溶接止端に沿った疲労亀裂の発生を検知するこ
とは難しい。また溶接部が多数存在する鋼構造物では疲
労亀裂が発生する溶接部を特定するためには全ての溶接
部を検査する必要があり多大の労力を要する。このた
め、構造物の疲労損傷を非破壊で測定する方法や装置、
疲労強度を予測する方法の開発がいくつか進められてき
た。
2. Description of the Related Art In a welded portion of a steel structure, stress concentration and welding residual stress are superposed on each other, which often causes fatigue fracture. Since the shape of the weld toe is discontinuous due to the presence of weld beats, it is difficult to detect the occurrence of fatigue cracks along the weld toe. Further, in a steel structure having a large number of welded portions, it is necessary to inspect all the welded portions in order to identify the welded portions where fatigue cracks occur, which requires a great deal of labor. Therefore, a method or device for non-destructively measuring fatigue damage of a structure,
Several methods have been developed to predict fatigue strength.

【0003】例えばX線照射による半価幅や積分強度の
変化、超音波の音速および周波数の変化、などと疲労損
傷との関係についての報告が(社)日本非破壊検査協会編
「非破壊検査」特集 材料劣化診断、第46巻、第3号、1
997年に示されている。また応力振幅またはひずみ振幅
の頻度分布を求め、試験片の疲労データもしくは疲労設
計線図との比較により疲労寿命を推定する方法が通常用
いられている((社)日本鋼構造協会編「鋼構造物の疲
労強度設計指針・同解説」、技報堂出版、1993年4月25
日発行)。
For example, a report on the relationship between fatigue damage and changes in half width and integrated intensity due to X-ray irradiation, changes in sound velocity and frequency of ultrasonic waves, and the like, "Nondestructive Inspection" edited by the Japan Nondestructive Inspection Association. "Special Issue Material Degradation Diagnosis, Vol. 46, No. 3, 1
Shown in 997. In addition, the method of obtaining the frequency distribution of the stress amplitude or strain amplitude and estimating the fatigue life by comparing it with the fatigue data of the test piece or the fatigue design diagram is usually used. "Fatigue strength design guideline / commentary", Gihodo Publishing, April 25, 1993
Issued day).

【0004】また例えば特開昭58-215211号公報では、
シアピンを対象に、外力であるトルクから累積疲労被害
度を計算する手段と、疲労亀裂進展予測を計算する手段
と、亀裂検出手段と、亀裂検出手段が初期亀裂を検出し
たときの累積疲労被害度に応じて初期亀裂発生曲線を修
正する手段とを備えた寿命監視装置を提案している。
Further, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 58-215211,
For shear pins, means for calculating cumulative fatigue damage from external force torque, means for calculating fatigue crack growth prediction, crack detecting means, and cumulative fatigue damage when crack detecting means detects an initial crack And a means for correcting the initial crack initiation curve in accordance with the above, a life monitoring device is proposed.

【0005】また特開昭59-56147号公報では拡管機プル
ロッドを対象にして連続的に測定した負荷および予め求
めておいた疲労限界から疲労破壊時期を予測する方法お
よび装置を提案している。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-56147 proposes a method and apparatus for predicting a fatigue fracture timing from a load continuously measured for a pipe expander pull rod and a fatigue limit obtained in advance.

【0006】また実働荷重に対する疲労被害度を計算す
るアルゴリズムを具体化する方法および装置として、応
力をピーク値ごとに分別してそれぞれの応力による疲労
被害度を求め、それらを加算することによって疲労被害
度を求める方法が装置とともに特開昭59-37443号公報に
記載されている。
Further, as a method and apparatus for embodying an algorithm for calculating the degree of fatigue damage to an actual load, the stress is classified into peak values, the fatigue damage due to each stress is calculated, and the fatigue damage is calculated by adding them. The method for obtaining the value is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-37443 together with the apparatus.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来技術のうち、X線
や超音波により疲労損傷を直接測定する方法は、これら
の測定値が他の材質変化にも敏感なため疲労被害との関
係はばらつきが非常に大きく、推定寿命も大幅にばらつ
き実用的ではない。また応力振幅またはひずみ振幅の頻
度分布と試験片の疲労データもしくは疲労設計線図との
比較による方法も疲労データのばらつきを考慮して相当
安全側の寿命推定にならざるを得ない。
Among the conventional techniques, the method of directly measuring fatigue damage by X-rays or ultrasonic waves has variations in the relationship with fatigue damage because these measured values are sensitive to changes in other materials. Is very large, and the life expectancy also varies greatly, which is not practical. Further, the method of comparing the frequency distribution of the stress amplitude or strain amplitude with the fatigue data of the test piece or the fatigue design diagram is inevitably the life estimation on the safe side in consideration of the variation of the fatigue data.

【0008】また、特開昭58-215211号公報では、応力
による疲労被害度計算手段に加えて疲労亀裂検出手段を
備えている装置を提案しているが、疲労亀裂検出手段と
してアコースティックエミッション素子もしくは超音波
探傷装置が記載されている。しかし、アコースティック
エミッション素子や超音波探傷装置は、上述のように疲
労損傷を測定するには精度が低く、また亀裂発生箇所を
予め想定してこれらの測定装置を取り付ける必要があ
る。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-215211 proposes a device equipped with a fatigue crack detecting means in addition to a fatigue damage degree calculating means due to stress. However, as the fatigue crack detecting means, an acoustic emission element or An ultrasonic flaw detector is described. However, the acoustic emission element and the ultrasonic flaw detector have low accuracy in measuring fatigue damage as described above, and it is necessary to attach these measuring devices in advance assuming a crack occurrence location.

【0009】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、溶接部を多数含む鋼構造物の疲労寿命を精度
良く推定することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to accurately estimate the fatigue life of a steel structure including a large number of welded portions.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の要旨とするところは、(1)鋼構造物溶接
部の残存疲労寿命を推定するための鋼構造物溶接部の残
存披露寿命推定装置であって、溶接部の応力又はひず
み、及び変位を連続的に測定する1又は2以上の測定手
段と、前記測定手段によって測定した応力又はひずみ、
及び変位を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶さ
れた応力又はひずみの振幅の頻度を計算する頻度計算手
段と、前記応力又はひずみ、及び変位の測定中の測定期
間を計測する測定期間計測手段と、前記応力又はひずみ
と変位との関係における傾きを計算する傾き計算手段
と、前記傾きの変化量に基づいて疲労亀裂発生寿命を判
定する亀裂発生寿命判定手段と、疲労寿命データベース
と、前記応力又はひずみの振幅の頻度、前記測定期間及
び前記疲労寿命データベースに基づいて疲労被害度およ
び残存疲労寿命を計算する寿命計算手段と、前記疲労亀
裂発生寿命に基づいて前記残存疲労寿命を修正する寿命
修正手段を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the gist of the present invention is as follows: (1) Remaining steel structure welded portion for estimating fatigue life of steel structure welded portion A show life estimation device, comprising one or more measuring means for continuously measuring stress or strain and displacement of a welded portion, and stress or strain measured by the measuring means,
And storage means for storing the displacement, frequency calculation means for calculating the frequency of the amplitude of the stress or strain stored in the storage means, and measurement period measurement for measuring the measurement period during the measurement of the stress or strain and the displacement. Means, the inclination calculation means for calculating the inclination in the relationship between the stress or strain and displacement, the crack generation life determination means for determining the fatigue crack generation life based on the amount of change in the inclination, the fatigue life database, the Frequency of stress or strain amplitude, life calculation means for calculating fatigue damage level and residual fatigue life based on the measurement period and the fatigue life database, and life for correcting the residual fatigue life based on the fatigue crack initiation life It is characterized by comprising a correction means.

【0011】(2)また、前記(1)記載の鋼構造物溶
接部の残存披露寿命推定装置において、傾き計算手段
は、溶接部で測定する少なくとも1箇所以上の応力又は
ひずみと、少なくとも1箇所以上の変位との1つ以上の
組合せについて、応力又はひずみと変位との関係におけ
る傾きを計算することを特徴とする。
(2) Further, in the apparatus for estimating the remaining life of the welded portion of the steel structure according to (1), the inclination calculating means has at least one stress or strain measured at the welded portion and at least one location. For one or more combinations of the above displacements, the slope in the relationship between the stress or strain and the displacement is calculated.

【0012】(3)また、前記(1)又は(2)記載の
鋼構造物溶接部の残存披露寿命推定装置において、亀裂
発生寿命判定手段は、応力又はひずみと変位との関係に
おける傾きの変化量と、亀裂発生と判定するしきい値と
の比較により判定し、前記しきい値は傾きの変化量に応
じて変更できることを特徴とする。
(3) Further, in the apparatus for estimating the remaining life of the welded portion of the steel structure according to the above (1) or (2), the crack initiation life determining means is a change in inclination in the relationship between stress or strain and displacement. The threshold value can be changed by comparing the amount with a threshold value for determining that a crack has occurred, and the threshold value can be changed according to the amount of change in the inclination.

【0013】(4)また、複数の装置が通信可能に接続
されている疲労寿命推定システムであって、前記複数の
装置のうち少なくとも1つの装置は、前記(1)〜
(3)の何れかに記載の疲労寿命推定装置の機能を有す
ることを特徴とする。
(4) Further, in a fatigue life estimation system in which a plurality of devices are communicatively connected, at least one device among the plurality of devices has the above (1) to
It is characterized by having the function of the fatigue life estimation device according to any one of (3).

【0014】(5)また、鋼構造物溶接部の残存疲労寿
命を推定する方法であって、溶接部の応力又はひずみ、
及び変位を一定時間連続して測定する測定ステップと、
測定した応力又はひずみ、及び変位を記憶する記憶ステ
ップと、応力又はひずみ及び変位の測定中の測定期間を
計測する測定期間計測ステップと、前記応力又はひず
み、及び変位から応力又はひずみと変位との関係におけ
る傾きを計算する傾き計算ステップと、前記傾きの変化
量に基づいて疲労亀裂発生寿命を判定する亀裂発生寿命
判定ステップと、前記応力又はひずみの振幅の頻度を計
算する頻度計算ステップと、前記応力又はひずみの頻
度、疲労寿命データベースおよび測定期間から疲労被害
度および残存疲労寿命を計算する寿命計算ステップと、
前記疲労亀裂発生寿命と疲労寿命データベースから前記
残存疲労寿命を修正する寿命修正ステップとを含むこと
を特徴とする。
(5) A method of estimating the residual fatigue life of a welded portion of a steel structure, which comprises stress or strain of the welded portion,
And a measurement step of continuously measuring the displacement for a certain period of time,
Of the measured stress or strain, and a storage step of storing the displacement, a measurement period measurement step of measuring the measurement period during the measurement of the stress or strain and displacement, the stress or strain, and the stress or strain and displacement from the displacement A slope calculation step of calculating a slope in a relationship, a crack generation life determination step of determining a fatigue crack generation life based on the amount of change in the slope, a frequency calculation step of calculating a frequency of the stress or strain amplitude, and A life calculation step of calculating the degree of fatigue damage and the remaining fatigue life from the frequency of stress or strain, the fatigue life database and the measurement period;
And a life correction step of correcting the remaining fatigue life from the fatigue crack initiation life and a fatigue life database.

【0015】(6)また、本発明に係るプログラムが、
前記(1)〜(3)のいずれかに記載の疲労寿命推定装
置の機能、前記(4)記載の疲労寿命推定システムの機
能又は前記(5)に記載の疲労寿命推定方法の処理ステ
ップをコンピュータに実行させることを特徴とする。
(6) Further, the program according to the present invention is
The function of the fatigue life estimation device according to any one of (1) to (3), the function of the fatigue life estimation system according to (4), or the processing step of the fatigue life estimation method according to (5) described above is performed by a computer. It is characterized by making it execute.

【0016】(7)さらに、本発明に係るコンピュータ
読み取り可能な記録媒体が、前記(6)に記載のプログ
ラムを記録したことを特徴とする。
(7) Further, a computer-readable recording medium according to the present invention is characterized by recording the program described in (6) above.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明は図1に示すように、例え
ば鋼構造物溶接部近傍の構造部材に発生する応力または
ひずみと、溶接部近傍で構造部材に垂直な方向の変位
(すなわちたわみに相当)との関係における傾き(以
下、コンプライアンスと称す)を求め、その計測時間中
の変化量から亀裂発生寿命を判定する手段を有する装
置、システム、方法、プログラム及び記憶媒体を提案し
ている。疲労亀裂が無い状態では鋼構造物は全体的に弾
性変形するため、負荷の大小によらずコンプライアンス
は一定であるが、図2に示すように鋼構造物に疲労亀裂
が発生すると同じ荷重が作用していても亀裂付近のコン
プライアンスが、亀裂発生前から変化することによって
亀裂を検出する機構に基づいているため、特開昭58-215
211号公報とは異なる発明である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As shown in FIG. 1, the present invention relates to, for example, stress or strain generated in a structural member in the vicinity of a welded portion of a steel structure, and displacement (that is, deflection The device, system, method, program, and storage medium are proposed which have a means for determining the slope (hereinafter referred to as “compliance”) in relation to the crack generation life and determining the crack generation life from the amount of change during the measurement time. . In the state where there is no fatigue crack, the steel structure is elastically deformed as a whole, so the compliance is constant regardless of the size of the load, but as shown in Fig. 2, when a fatigue crack occurs in the steel structure, the same load acts. However, since the compliance near the crack is based on the mechanism of detecting the crack by changing from before the crack is generated, Japanese Patent Laid-Open No. 58-215
This is an invention different from that of Japanese Patent Publication No. 211.

【0018】またさらに特開昭59-56147号公報は作用応
力を測定することのみによって、予め求めておいた疲労
限界から疲労破壊時期を予測する方法および装置であ
り、本発明のように、コンプライアンスによる亀裂発生
寿命の判定手段を備えていない点で異なる発明である。
また特開昭59-37443号公報は、作用応力をその大きさに
応じて分別し、疲労被害度を求める方法および装置を示
したものであり、やはり疲労亀裂の発生寿命の判定手段
を備えている本発明とは異なる装置および方法である。
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 59-56147 is a method and apparatus for predicting a fatigue fracture timing from a fatigue limit obtained in advance only by measuring an acting stress. It is a different invention in that it does not include a means for determining the crack initiation life due to.
Further, JP-A-59-37443 discloses a method and apparatus for determining the degree of fatigue damage by classifying the operating stress according to its magnitude, and also provided with a means for determining the fatigue crack occurrence life. Apparatus and method different from the present invention.

【0019】以下に本発明の実施の形態について図面を
用いて説明する。本発明は、例えば図3に示すような疲
労寿命推定システム100に適用される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention is applied to a fatigue life estimation system 100 as shown in FIG. 3, for example.

【0020】<疲労寿命推定システム100の全体構成>
本実施形態の疲労寿命推定システム100は図3に示すよ
うに、測定装置110として、応力又はひずみ測定器111
(1)、111(2)、……111(y)及び変位測定器112
(1)、112(2)、・・・・・・112(x)が配線を通じて記
憶装置120に接続されており、さらに記憶装置120から計
算装置130に接続された構成となっている。
<Overall Configuration of Fatigue Life Estimation System 100>
As shown in FIG. 3, the fatigue life estimation system 100 of the present embodiment uses a stress or strain measuring device 111 as a measuring device 110.
(1), 111 (2), ... 111 (y) and displacement measuring instrument 112
(1), 112 (2), ... 112 (x) are connected to the storage device 120 through wiring, and further, the storage device 120 is connected to the computing device 130.

【0021】<応力又はひずみ測定器111の構成および
動作の概要>応力又はひずみ測定器111(1)、111
(2)、……111(y)は、それぞれ同じ構成のため、こ
こでは説明の簡単のため、任意の応力又はひずみ測定器
111(y)の構成及び動作に着目して説明を行なう。
<Outline of Configuration and Operation of Stress or Strain Measuring Instrument 111> Stress or Strain Measuring Instrument 111 (1), 111
(2), ... 111 (y) have the same configuration, so for the sake of simplicity of explanation, an arbitrary stress or strain measuring instrument is used here.
The description will be given focusing on the configuration and operation of 111 (y).

【0022】応力又はひずみ測定器111(y)は、鋼構
造物の特定位置の応力又はひずみを測定する機器であ
り、例えばひずみゲージとひずみアンプを組み合わせた
もの、標点距離の間隔を測定する伸び計とアンプの組合
せなどにより実現できる。応力又はひずみ測定器111
(y)は、特定位置の応力又はひずみを連続的に測定
し、測定した応力又はひずみを電圧または電流として記
憶装置120に出力する機能を有する。応力又はひずみ測
定器111(y)は、あらかじめ疲労亀裂発生箇所が1箇
所しかなくかつ主たる応力又はひずみの方向が明らかな
場合には少なくとも1箇所の設置で構わないが、溶接箇
所が多数あり、疲労亀裂発生箇所および主たる応力又は
ひずみの方向の特定が難しい場合、および亀裂発生寿命
の判定精度を向上させるためには2以上設置することが
好ましい。
The stress or strain measuring device 111 (y) is a device for measuring the stress or strain at a specific position of the steel structure, for example, a combination of a strain gauge and a strain amplifier, and a gauge length interval. It can be realized by combining an extensometer and an amplifier. Stress or strain measuring instrument 111
(Y) has a function of continuously measuring the stress or strain at a specific position and outputting the measured stress or strain as a voltage or current to the storage device 120. The stress or strain measuring instrument 111 (y) may be installed in at least one place when there is only one fatigue crack occurrence point in advance and the main stress or strain direction is clear, but there are many welding points. When it is difficult to specify the fatigue crack occurrence location and the main stress or strain direction, and in order to improve the accuracy of determining the crack initiation life, it is preferable to install two or more.

【0023】<変位測定器112の構成及び動作の概要>
変位測定器112(1)、112(2)、……112(x)は、
それぞれ同じ構成のため、ここでは説明の簡単のため、
任意の変位測定器112(x)の構成及び動作に着目して
説明を行なうものとする。
<Outline of Configuration and Operation of Displacement Measuring Device 112>
The displacement measuring instruments 112 (1), 112 (2), ... 112 (x) are
Since each has the same configuration, for simplicity of explanation here,
The description will be made focusing on the configuration and operation of the arbitrary displacement measuring instrument 112 (x).

【0024】変位測定器112(x)は鋼構造物の特定位
置の変位を測定する機器であり、例えばレーザー変位計
に制御装置を組み合わせたもの、作動トランス式接触型
変位計にアンプを組み合わせたものなどで実現できる。
変位測定器112(x)は、特定位置の変位を連続的に測
定し、測定した変位を電圧または電流として記憶装置12
0に出力する機能を有する。変位測定器112(x)は、あ
らかじめ疲労亀裂発生箇所が1箇所しかなく、かつ亀裂
発生によって生じる変位(たわみ)の方向が明らかな場
合には少なくとも1箇所の設置で構わないが、溶接箇所
が多数あり、疲労亀裂発生箇所、および亀裂発生にとも
ない生じる変位(たわみ)の向きの特定が難しい場合、
および亀裂発生寿命の判定精度を向上させるためには2
以上設置することが好ましい。
The displacement measuring device 112 (x) is a device for measuring the displacement of the steel structure at a specific position. For example, a laser displacement meter is combined with a control device, and an operating transformer type contact displacement meter is combined with an amplifier. It can be realized with things.
The displacement measuring device 112 (x) continuously measures the displacement at a specific position and stores the measured displacement as a voltage or current in the storage device 12.
It has the function of outputting to 0. The displacement measuring instrument 112 (x) may be installed at least at one location if there is only one fatigue crack generation location in advance and the direction of the displacement (deflection) caused by the crack generation is clear. There are many, and it is difficult to identify the location of fatigue cracks and the direction of displacement (deflection) that occurs with the occurrence of cracks.
And 2 to improve the accuracy of the crack initiation life
It is preferable to install the above.

【0025】<記憶装置120の構成及び動作の概要>記
憶装置120は、タイマー機能である測定期間計測装置121
を自身でもち、(図3中の「時間測定装置」を「測定期
間計測装置」に直してください)かつ応力又はひずみ測
定器111(1)、111(2)、……111(y)及び変位測定
器112(1)、112(2)、……112(x)から出力され
た電気信号とを同じタイミングで合わせて記憶する機能
を有する。応力又はひずみ測定器111(1)、111
(2)、……111(y)及び変位測定器112(1)、112
(2)、……112(x)から出力される電気信号は連続
的であり、鋼構造物の稼動時間のうち、可能な限り長時
間データを記録することが望ましいが、全稼動時間のデ
ータ採取が困難な場合には測定器の動作時間をタイマー
により測定する。また、上記の記録した応力又はひず
み、及び変位を、オンライン又はオフラインで計算装置
130に出力する。この記憶装置120は、データレコーダ
ー、A/D変換機能を持つコンピュータなどにより実現
できる。
<Outline of Configuration and Operation of Storage Device 120> The storage device 120 is a measurement period measuring device 121 having a timer function.
Hold it by yourself (replace the "time measuring device" in Fig. 3 with a "measuring period measuring device") and stress or strain measuring instruments 111 (1), 111 (2), ... 111 (y) and It has a function of storing the displacement measuring devices 112 (1), 112 (2), ... 112 (x) in synchronization with the electric signals output at the same timing. Stress or strain measuring instrument 111 (1), 111
(2), ... 111 (y) and displacement measuring instruments 112 (1), 112
(2), ... The electric signal output from 112 (x) is continuous, and it is desirable to record data for the longest possible operating time of the steel structure. If the sampling is difficult, the operating time of the measuring instrument is measured by a timer. In addition, the above-mentioned recorded stress or strain and displacement can be calculated online or offline.
Output to 130. The storage device 120 can be realized by a data recorder, a computer having an A / D conversion function, or the like.

【0026】<計算装置130の構成及び動作の概要>計
算装置130は、記憶装置120から出力される応力又はひず
み、及び変位の連続的データを入力として受け取り、少
なくとも1つの応力またはひずみと変位との関係、好ま
しくは2以上の応力又はひずみと2以上の変位との全て
の組合せについて、応力又はひずみと変位の関係におけ
る傾き、すなわちコンプライアンスを計算ソフト131に
より計算し、コンプライアンスが変化し始める時間を疲
労亀裂発生寿命として寿命判定ソフト132により判定す
る。このように少なくとも1つの応力またはひずみと変
位との関係、好ましくは多数の位置での応力又はひず
み、及び変位を測定し、これらの組合せにおけるコンプ
ライアンスの変化する寿命を判定する手段を用いること
により、疲労亀裂が発生しやすい溶接部を多数含む鋼構
造物において疲労亀裂が発生する場所および寿命を容易
に検出することができる。また疲労亀裂が発生したと判
定されるコンプライアンスの変化量のしきい値を変更す
ることにより、疲労亀裂検出精度を調節することが出来
る。
<Outline of Configuration and Operation of Calculation Device 130> The calculation device 130 receives as input the continuous data of the stress or strain and the displacement output from the storage device 120, and receives at least one stress or strain and the displacement. Relationship, preferably for all combinations of stress or strain of 2 or more and displacement of 2 or more, the slope in the relationship of stress or strain and displacement, that is, the compliance is calculated by the calculation software 131, and the time when the compliance starts to change is calculated. The fatigue crack occurrence life is judged by the life judgment software 132. Thus, by using at least one relationship between stress or strain and displacement, preferably stress or strain at multiple locations, and displacement, and using a means to determine the varying life of compliance in these combinations, It is possible to easily detect a place where a fatigue crack occurs and a life in a steel structure including many welded portions where a fatigue crack easily occurs. In addition, the fatigue crack detection accuracy can be adjusted by changing the threshold value of the amount of change in compliance in which it is determined that a fatigue crack has occurred.

【0027】また計算装置130は、応力又はひずみのシ
ーケンシャルなデータのセットから、応力振幅又はひず
み振幅、及びその頻度を頻度計算ソフト133により計算
する。応力振幅又はひずみ振幅の頻度分布を計算する方
法としては、例えばレインフロー法、レンジペア法など
の方法が提案されている((社)日本鋼構造協会編「鋼
構造物の疲労強度設計指針・同解説」、技報堂出版、19
93年4月25日発行、p.261〜264)。これら計算アルゴリ
ズムにより応力又はひずみ振幅の頻度を計算する。さら
に寿命計算ソフト135において、上記の応力又はひずみ
振幅頻度および疲労寿命データベース134により下記の
線形被害則を用いて当該鋼構造物の疲労被害度Dおよび
残存疲労寿命Nを算出する。
Further, the calculation device 130 calculates the stress amplitude or strain amplitude and its frequency by the frequency calculation software 133 from the set of sequential data of stress or strain. As a method for calculating the frequency distribution of stress amplitude or strain amplitude, for example, methods such as the rainflow method and the range pair method have been proposed. Commentary ", Gihodo Publishing, 19
Published April 25, 1993, p.261-264). The frequency of stress or strain amplitude is calculated by these calculation algorithms. Further, in the life calculation software 135, the fatigue damage degree D and the residual fatigue life N of the steel structure are calculated from the stress or strain amplitude frequency and the fatigue life database 134 using the following linear damage law.

【0028】[0028]

【数1】 [Equation 1]

【0029】上記(1)式および(2)式は、測定期間
内における応力又はひずみから求められる疲労被害度お
よび残存疲労寿命なので、さらに寿命計算ソフト135で
は実際の稼動時間内での残存疲労寿命に換算する。この
疲労被害度Dは一定値Cになったときに破損すると考え
ることが出来るが、一般に疲労寿命はばらつきが非常に
大きい。本発明ではさらに寿命修正ソフト136におい
て、亀裂発生寿命判定ソフト132により判定された亀裂
発生寿命と、疲労寿命データベース134を比較すること
により、残存疲労寿命が求められ、寿命計算ソフト135
で求められた残存疲労寿命と比較し修正される。このよ
うに亀裂発生寿命が検出されている場合には、疲労寿命
に修正を施すことにより、より正確な残存疲労寿命を求
めることが出来る。特に実構造物の寿命が短寿命側にば
らつく場合には、検出した亀裂発生寿命による修正を行
なうことで危険側の残存寿命推定を防止することができ
る。
Since the above equations (1) and (2) are the fatigue damage degree and the remaining fatigue life obtained from the stress or strain during the measurement period, the life calculation software 135 further indicates the remaining fatigue life within the actual operating time. Convert to. It can be considered that the fatigue damage degree D is damaged when the fatigue damage degree D reaches a constant value C, but generally, the fatigue life has a very large variation. In the present invention, further, in the life correction software 136, the remaining fatigue life is obtained by comparing the crack initiation life determined by the crack initiation life determination software 132 and the fatigue life database 134, and the lifetime calculation software 135
It is corrected by comparing with the residual fatigue life obtained in. When the crack initiation life is detected in this way, a more accurate residual fatigue life can be obtained by correcting the fatigue life. In particular, when the life of the actual structure varies toward the short life side, it is possible to prevent the estimation of the remaining life on the dangerous side by making a correction according to the detected crack occurrence life.

【0030】<疲労寿命推定システム100の全体動作>
図4は、本疲労寿命推定システム100の全体動作をフロ
ーチャートで示したものである。まず、稼動状態にある
鋼構造物の溶接部に応力又はひずみ、及び変位を、応力
又はひずみ測定器111、及び変位測定装置112により連続
的に測定する(ステップS41)。これらのデータは記
憶装置120に出力され、シーケンシャルに、測定期間と
ともに記憶される(ステップS42)。
<Overall Operation of Fatigue Life Estimation System 100>
FIG. 4 is a flowchart showing the overall operation of the fatigue life estimation system 100. First, the stress or strain and the displacement of the welded portion of the steel structure in the operating state are continuously measured by the stress or strain measuring device 111 and the displacement measuring device 112 (step S41). These data are output to the storage device 120 and sequentially stored together with the measurement period (step S42).

【0031】次にこれらのデータから、計算装置130に
おいて、応力又はひずみと変位の関係における傾きを可
能な組合せについて傾き計算ソフト131により計算を行
い(ステップS43)、続いて亀裂発生寿命判定ソフト
132によりこれらコンプライアンスの時系列変化を計算
し、しきい値を超える変化のあった時期を疲労亀裂発生
寿命として検出する(ステップS44)。
Next, from the above data, the calculation device 130 calculates the combinations of the inclinations in the relationship between the stress or strain and the displacement by the inclination calculation software 131 (step S43), and then the crack initiation life determination software.
The time series change of these compliances is calculated by 132, and the time when there is a change exceeding the threshold value is detected as the fatigue crack initiation life (step S44).

【0032】他方、同じく計算装置130において、頻度
計算ソフト133により応力又はひずみのデータから応力
振幅又はひずみ振幅の頻度を計算し(ステップS4
6)、寿命計算ソフト135において疲労寿命データベー
ス134から予め抽出した疲労寿命データと比較すること
により疲労被害度Dおよび残存疲労寿命Nを(1)式、
(2)式により計算する(ステップS47)。この際、
測定期間と実稼働時間の関係から、実稼働時間における
疲労被害度に換算する。
On the other hand, also in the calculation device 130, the frequency of the stress amplitude or strain amplitude is calculated from the stress or strain data by the frequency calculation software 133 (step S4).
6), the fatigue damage level D and the remaining fatigue life N are calculated by the equation (1) by comparing the fatigue life data previously extracted from the fatigue life database 134 with the life calculation software 135.
It is calculated by the equation (2) (step S47). On this occasion,
From the relationship between the measurement period and the actual operating time, it is converted into the fatigue damage level during the actual operating time.

【0033】さらに寿命修正ソフト136において、亀裂
発生寿命判定ソフト132から検出される亀裂発生寿命と
疲労寿命データベース134の比較から残存疲労寿命が計
算され(ステップS45)、寿命計算ソフト135で計算
した残存疲労寿命と比較され修正される(ステップS4
8)。上述のように本発明によれば、鋼構造物溶接部の
応力又はひずみ、及び変位を測定することにより、疲労
亀裂の有無および残存疲労寿命を推定することが出来
る。
Further, in the life correction software 136, the remaining fatigue life is calculated from the comparison between the crack initiation life detected by the crack initiation life determination software 132 and the fatigue life database 134 (step S45), and the remaining fatigue life calculated by the lifetime calculation software 135. The fatigue life is compared and corrected (step S4).
8). As described above, according to the present invention, the presence or absence of fatigue cracks and the residual fatigue life can be estimated by measuring the stress or strain and the displacement of the welded portion of the steel structure.

【0034】また、本発明の目的は、本実施形態の測定
器、記憶装置及び計算装置の機能を実現するソフトウェ
アのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、システム
あるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置が記
憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行
することによっても達成されることは言うまでもない。
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード
自体が本実施の機能を実現することとなり、そのプログ
ラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成すること
になる。
Another object of the present invention is to supply a storage medium storing a program code of software for realizing the functions of the measuring instrument, the storage device and the calculation device of the present embodiment to the system or the device, and the system or the device. Needless to say, is also achieved by reading and executing the program code stored in the storage medium.
In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the function of the present embodiment, and the storage medium storing the program code constitutes the present invention.

【0035】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、ROM、フレキシブルディスク、ハードデ
ィスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、
CR−RW、磁気テープ、不揮発性のメモリーカード、
DVD等を用いることができる。
As a storage medium for supplying the program code, ROM, flexible disk, hard disk, optical disk, magneto-optical disk, CD-ROM,
CR-RW, magnetic tape, non-volatile memory card,
A DVD or the like can be used.

【0036】<実施例>疲労破壊が問題となる工場内の
天井クレーンの走行桁について本発明を適用した。実施
例の模式図を図5に示す。走行桁の寸法は、桁高さ2500
mm、桁幅500mm、1スパンの長さは16000mm、桁フランジ
の厚み50mm、ウェブおよびスティフナーの厚みは20mmで
ある。クレーンは5つのスパンの間を行き来するが、こ
こでは最もよく通過する1スパンについて本発明を適用
した。なお天井クレーンのスパンは幅20000mmで自重250
トンである。
<Example> The present invention was applied to a traveling girder of an overhead crane in a factory in which fatigue fracture is a problem. A schematic diagram of the example is shown in FIG. The dimensions of the running girder are girder height 2500
mm, girder width 500 mm, span length 16000 mm, girder flange thickness 50 mm, web and stiffener thickness 20 mm. The crane traverses between five spans, but the invention was applied here to the one span that passes most. The span of the overhead crane is 20000 mm wide and its own weight is 250.
Tons.

【0037】16000mmの走行桁の1スパンは4000mmごとに
スティフナーで仕切られており、それぞれ、フランジと
隅肉溶接されている。またフランジはスパン中央部で幅
が増加しており、突合せ溶接により接合されている。ク
レーンの走行により下側フランジには引張応力が作用
し、上記隅肉溶接部および突合せ溶接部は疲労亀裂が発
生する可能性が高い。従ってこれらフランジの溶接部の
ひずみを測定するために止端近傍(止端から200mm離れ
た位置)に14枚の1軸ひずみゲージを貼付した。ひずみ
ゲージ(1)〜(10)は下フランジの上側であり、(11)〜(1
4)は下側に貼付した。(1)、(2)、(5)、(6)、(9)、(10)
は隅肉溶接の止端近傍、(3)、(4)、(7)、(8)および(1
1)、(12)、(13)、(14)は突合せ継手の止端近傍に貼付し
た。ひずみゲージ(11)、(12)、(13)、(14)は、それぞれ
(3)、(4)、(7)、(8)の裏側(下フランジの下側)に貼付
した。ひずみゲージは、走行桁の長手方向に沿った方向
のひずみを測定するように貼付した。ひずみゲージはブ
リッジボックスを介して動ひずみアンプに接続し、その
電圧出力をデータレコーダーに接続して記録した。動ひ
ずみアンプおよびレコーダーは桁フランジに乗せて固定
し、電源コードにより地上から電力を供給した。
One span of a running girder of 16000 mm is divided by stiffeners every 4000 mm, and each is welded to a flange and fillet. Further, the flange has an increased width at the center of the span and is joined by butt welding. As the crane travels, tensile stress acts on the lower flange, and there is a high possibility that fatigue cracks will occur in the fillet welds and butt welds. Therefore, in order to measure the strain of the welded portion of these flanges, 14 uniaxial strain gauges were attached near the toe (position 200 mm away from the toe). Strain gauges (1) to (10) are on the upper side of the lower flange and (11) to (1
4) was attached to the lower side. (1), (2), (5), (6), (9), (10)
Is near the toe of fillet weld, (3), (4), (7), (8) and (1
1), (12), (13), and (14) were attached near the toe of the butt joint. Strain gauges (11), (12), (13), (14) are
It was attached to the back side of (3), (4), (7), and (8) (below the lower flange). The strain gauge was attached so as to measure the strain in the direction along the longitudinal direction of the running girder. The strain gauge was connected to a dynamic strain amplifier via a bridge box, and the voltage output was connected to a data recorder for recording. The dynamic strain amplifier and recorder were mounted on the girder flange and fixed, and power was supplied from the ground using a power cord.

【0038】また、走行桁の上下方向の変位(たわみ)
を測定するため、レーザー変位計を用いた。レーザー変
位計は焦点距離の長いものを用いて、天井から約12000m
m離れた地上から測定した。測定位置は、上記ひずみ測
定位置と同じ10箇所である。表裏にひずみゲージを貼付
している場所は1つのレーザー変位計で変位を測定し
た。レーザー変位計についても変位出力装置からの電圧
出力をデータレコーダーに記録した。
Also, the vertical displacement (deflection) of the running girder
A laser displacement meter was used to measure Use a laser displacement meter with a long focal length, about 12000m from the ceiling
Measured from the ground at a distance of m. There are 10 measurement positions, which are the same as the strain measurement positions. The displacement was measured with one laser displacement meter at the places where strain gauges were attached to the front and back. Also for the laser displacement meter, the voltage output from the displacement output device was recorded in the data recorder.

【0039】上記のひずみおよび変位測定を91日間実施
した。テープの送り速度は一定にし、その間データの記
録が途切れることの無いようにテープ交換を行った。ま
たテープのカウンターと設定送り速度により、測定期間
の計測を行った。
The above strain and displacement measurements were carried out for 91 days. The tape feed rate was kept constant, and the tape was exchanged so that data recording would not be interrupted during that time. Also, the measurement period was measured by the tape counter and the set feed rate.

【0040】次に、データテープに収めたひずみおよび
変位測定データをパーソナルコンピュータに取り込み、
ひずみと変位の関係における傾きの計算を行った。傾き
の計算は、1日に作用したひずみのピーク値と変位のピ
ーク値の関係について直線回帰を行った。初回10日間の
傾きの平均値から10%低下した値をしきい値と決め、し
きい値を連続して2日低下したときを亀裂発生寿命とし
た。ひずみゲージNo.5に対する変位計1、3および5の傾
きの例を図6の(a)〜(c)に、これらのひずみゲージNo.5
と変位計1〜6の傾きの変化を図7に示す。変位計5およ
び6を用いた時の傾きがそれぞれ88日目および90日目で
しきい値を超えて低下しており、変位計5および6の付
近すなわち隅肉溶接継手の近傍で疲労亀裂が発生したこ
とが予想される。
Next, the strain and displacement measurement data stored on the data tape are loaded into a personal computer,
The slope of the relation between strain and displacement was calculated. The slope was calculated by performing linear regression on the relationship between the strain peak value and the displacement peak value applied on one day. A value that was 10% lower than the average value of the slopes for the first 10 days was determined as a threshold value, and when the threshold value was continuously decreased for 2 days, the crack initiation life was determined. Examples of inclination of displacement gauges 1, 3 and 5 with respect to strain gauge No. 5 are shown in Fig. 6 (a) to (c).
Figure 7 shows the changes in the inclination of displacement gauges 1-6. The inclinations when using displacement gauges 5 and 6 dropped below the threshold on days 88 and 90, respectively, and fatigue cracks were found near displacement gauges 5 and 6, that is, near the fillet welded joint. It is expected that it has occurred.

【0041】さらに、疲労亀裂が発生したと想定される
変位計5および6の近傍であるひずみゲージNo.5より、
ひずみ範囲の頻度分布をレインフロー法により求めた結
果を図8に示す。疲労被害度の計算は表1に示すように
ひずみ範囲を100μごとの区間に分けて、それぞれに縦
弾性率を掛けて応力範囲に変換し、その応力範囲に相当
する亀裂発生寿命および破断寿命を疲労寿命データの回
帰線図より求め、これら亀裂発生寿命および破断寿命に
対する上記ひずみ範囲の頻度の比により、疲労被害度を
求めた。亀裂発生寿命および破断寿命の算出に用いた疲
労寿命データは、表1の欄外に示すようにリブ付き十字
隅肉継手(非荷重伝達型、板厚50mm)における応力範囲
と亀裂発生寿命の関係、および応力範囲と破断寿命の関
係を用いた。表1は、本発明の実施例における疲労被害
度の計算例を示した表である。
Further, from the strain gauge No. 5 which is in the vicinity of the displacement gauges 5 and 6 where fatigue cracks are assumed to occur,
Figure 8 shows the result of the rainflow method for the frequency distribution in the strain range. Fatigue damage is calculated by dividing the strain range into 100μ intervals as shown in Table 1, multiplying each by the longitudinal elastic modulus, and converting it into a stress range. The crack initiation life and rupture life corresponding to that stress range are calculated. The degree of fatigue damage was calculated from the regression diagram of the fatigue life data and the ratio of the frequency of the strain range to the crack initiation life and the fracture life. Fatigue life data used for calculation of crack initiation life and fracture life are as shown in the margin of Table 1, the relationship between the stress range and the crack initiation life in the ribbed cross fillet joint (non-load transfer type, plate thickness 50 mm), And the relationship between stress range and rupture life was used. Table 1 is a table showing an example of calculation of the degree of fatigue damage in the example of the present invention.

【0042】[0042]

【表1】 [Table 1]

【0043】またさらに計測期間(91日)を含めた実稼
動期間(約8年3ヶ月)に対する予想疲労被害度、予想
残存疲労被害度および予想残存寿命を求めたものを表2
に示す。表2は、本発明の実施例における残存疲労寿命
の計算例を示した表である。
Furthermore, Table 2 shows the expected fatigue damage degree, the expected remaining fatigue damage degree, and the expected remaining life for the actual operation period (about 8 years and 3 months) including the measurement period (91 days).
Shown in. Table 2 is a table showing a calculation example of the residual fatigue life in the example of the present invention.

【0044】[0044]

【表2】 [Table 2]

【0045】予想残存疲労被害度および予想残存寿命の
計算にあたっては、疲労被害度Dが一定値C=1になっ
たときに破断すると仮定して行った。疲労寿命データベ
ースを基にした計算では測定終了時点でも亀裂発生寿命
に対しても若干の寿命残があるはずだった、すなわち亀
裂発生寿命に対する疲労被害度も1未満であるはずであ
ったが、実際には亀裂発生が確認されていることから亀
裂発生寿命の修正を行った。その結果を表3に示す。表
3は、本発明の実施例における、亀裂発生寿命を基にし
た残存疲労寿命の修正を示した表である。
In the calculation of the expected residual fatigue damage degree and the expected residual life, it was assumed that the fracture occurred when the fatigue damage degree D became a constant value C = 1. According to the calculation based on the fatigue life database, there should be some residual life for the crack initiation life even at the end of the measurement, that is, the fatigue damage degree for the crack initiation life should also be less than 1, Since cracks have been confirmed to have been generated, the crack generation life was corrected. The results are shown in Table 3. Table 3 is a table showing correction of the residual fatigue life based on the crack initiation life in the example of the present invention.

【0046】[0046]

【表3】 [Table 3]

【0047】本実施例では測定期間中(88日目)に亀裂
発生が認められたことから、測定期間終了時点後の亀裂
発生寿命に対する疲労被害度は1を超えた数値に修正さ
れており、したがって疲労亀裂発生寿命の予想繰返し数
を越えていると判断された。ゆえに破断寿命に対しても
疲労被害度、残存疲労被害度および残存疲労寿命が短寿
命側に修正された。このように危険側の寿命推定計算に
対して、亀裂発生を考慮することにより実体にあうよう
に推定寿命が修正された。
In this example, since crack generation was observed during the measurement period (88th day), the fatigue damage degree for the crack generation life after the measurement period was corrected to a value exceeding 1. Therefore, it was judged that the fatigue crack initiation life exceeded the expected number of cycles. Therefore, the fatigue damage level, the residual fatigue damage level, and the residual fatigue life were also corrected to the shorter life side with respect to the fracture life. In this way, the life expectancy of the dangerous side was modified so that it would be more realistic by considering the occurrence of cracks.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、応力
又はひずみ、及び変位を測定し、それらのデータおよび
測定時間を記憶したのち、応力又はひずみと変位の関係
における傾き、すなわちコンプライアンスを計算し、コ
ンプライアンスの変化により疲労亀裂発生時期を検出す
るとともに、応力又はひずみの連続データを応力振幅又
はひずみ振幅の頻度分布に換算し、疲労被害度を計算し
て、残存寿命を計算する。このような構成により、溶接
部を多数含む鋼構造物の疲労寿命を精度良く推定するこ
とが可能である。
As described above, in the present invention, the stress or strain and the displacement are measured, the data and the measurement time are stored, and then the slope in the relation between the stress or the strain and the displacement, that is, the compliance is calculated. Then, the fatigue crack generation time is detected by the change in compliance, and the continuous data of stress or strain is converted into the frequency distribution of stress amplitude or strain amplitude, and the fatigue damage degree is calculated to calculate the remaining life. With such a configuration, it is possible to accurately estimate the fatigue life of a steel structure including many welded portions.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】応力又はひずみと変位の関係における傾き(コ
ンプライアンス)の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a slope (compliance) in a relationship between stress or strain and displacement.

【図2】溶接部に疲労亀裂が発生した場合のコンプライ
アンスの変化の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of changes in compliance when a fatigue crack occurs in a welded portion.

【図3】本発明の一実施形態に係る疲労寿命推定システ
ムの構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a fatigue life estimation system according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施形態に係る疲労寿命推定システ
ムの動作を説明するためのフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the fatigue life estimation system according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例におけるクレーン走行桁への疲
労寿命推定システムへの適用を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing application to a fatigue life estimation system for a crane traveling girder in an example of the present invention.

【図6】本発明の実施例におけるひずみ範囲と変位の関
係における傾きの計算例を示した図であり、(a)変位
計1とひずみゲージNo.5における傾きの計算例、(b)
変位計3とひずみゲージNo.5における傾きの計算例、
(c)変位計5とひずみゲージNo.5における傾きの計算
例を示した図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of calculation of the inclination in the relation between the strain range and the displacement in the embodiment of the present invention, (a) an example of inclination calculation in the displacement gauge 1 and the strain gauge No. 5, (b)
Example of calculation of inclination in displacement gauge 3 and strain gauge No. 5,
(C) It is the figure which showed the example of calculation of the inclination in the displacement gauge 5 and the strain gauge No. 5.

【図7】本発明の実施例におけるひずみ範囲と変位の関
係における傾きの計測期間における変化を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a change in the slope during the measurement period in the relationship between the strain range and the displacement in the example of the present invention.

【図8】本発明の実施例における計測期間でのひずみ範
囲の頻度分布を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a frequency distribution of a strain range during a measurement period in the example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 疲労寿命推定システム 110 計測装置 111(1)、111(2)、・・・、111(y)
応力又はひずみ測定器 112(1)、112(2)、・・・、112(x)
変位測定器 120 記憶装置 121 時間測定装置 130 計算装置 131 傾き計算ソフト 132 亀裂発生寿命判定ソフト 133 頻度計算ソフト 134 疲労寿命データベース 135 寿命計算ソフト 136 寿命修正ソフト
100 Fatigue Life Estimation System 110 Measuring Devices 111 (1), 111 (2), ..., 111 (y)
Stress or strain measuring instrument 112 (1), 112 (2), ..., 112 (x)
Displacement measuring device 120 Storage device 121 Time measuring device 130 Calculation device 131 Inclination calculation software 132 Crack generation life judgment software 133 Frequency calculation software 134 Fatigue life database 135 Life calculation software 136 Life correction software

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 鋼構造物溶接部の残存疲労寿命を推定す
るための鋼構造物溶接部の残存披露寿命推定装置であっ
て、溶接部の応力又はひずみ、及び変位を連続的に測定
する1又は2以上の測定手段と、前記測定手段によって
測定した応力又はひずみ、及び変位を記憶する記憶手段
と、前記記憶手段に記憶された応力又はひずみの振幅の
頻度を計算する頻度計算手段と、前記応力又はひずみ、
及び変位の測定中の測定期間を計測する測定期間計測手
段と、前記応力又はひずみと変位との関係における傾き
を計算する傾き計算手段と、前記傾きの変化量に基づい
て疲労亀裂発生寿命を判定する亀裂発生寿命判定手段
と、疲労寿命データベースと、前記応力又はひずみの振
幅の頻度、前記測定期間及び前記疲労寿命データベース
に基づいて疲労被害度及び残存疲労寿命を計算する寿命
計算手段と、前記疲労亀裂発生寿命に基づいて前記残存
疲労寿命を修正する寿命修正手段とを備えることを特徴
とする鋼構造物溶接部の残存疲労寿命推定装置。
1. A residual structure life estimation device for a steel structure welded portion for estimating a residual fatigue life of a steel structure welded portion, which continuously measures stress or strain and displacement of the welded portion. Or two or more measuring means, a storage means for storing the stress or strain and the displacement measured by the measuring means, a frequency calculation means for calculating the frequency of the amplitude of the stress or strain stored in the storage means, Stress or strain,
And a measurement period measuring means for measuring a measurement period during the displacement measurement, a slope calculating means for calculating a slope in the relationship between the stress or strain and the displacement, and determining a fatigue crack initiation life based on the change amount of the slope. Crack occurrence life determining means, a fatigue life database, a frequency of the amplitude of the stress or strain, a life calculation means for calculating the fatigue damage level and the remaining fatigue life based on the measurement period and the fatigue life database, and the fatigue A remaining fatigue life estimation apparatus for a welded portion of a steel structure, comprising: a life correction means for correcting the remaining fatigue life based on a crack initiation life.
【請求項2】 傾き計算手段は、溶接部で測定する少な
くとも1箇所以上の応力又はひずみと、少なくとも1箇
所以上の変位との1つ以上の組合せについて、応力又は
ひずみと変位との関係における傾きを計算することを特
徴とする請求項1記載の鋼構造物溶接部の残存疲労寿命
推定装置。
2. The inclination calculating means is an inclination in the relationship between stress or strain and displacement for one or more combinations of at least one stress or strain measured at a weld and at least one displacement. The residual fatigue life estimation device for a welded portion of a steel structure according to claim 1, wherein
【請求項3】 亀裂発生寿命判定手段は、前記傾きの変
化量と、亀裂発生と判定するしきい値との比較により判
定し、前記しきい値は傾きの変化量に応じて変更できる
ことを特徴とする請求項1又は2記載の鋼構造物溶接部
の残存疲労寿命推定装置。
3. The crack generation life determining means makes a determination by comparing the amount of change in the inclination with a threshold value for determining the occurrence of cracks, and the threshold value can be changed according to the amount of change in the inclination. The residual fatigue life estimation device for a welded portion of a steel structure according to claim 1 or 2.
【請求項4】 複数の装置が通信可能に接続されている
疲労寿命推定システムであって、前記複数の装置のうち
少なくとも1つの装置は、請求項1〜3の何れかに記載
の疲労寿命推定装置の機能を有することを特徴とする鋼
構造物溶接部の残存疲労寿命推定システム。
4. A fatigue life estimation system comprising a plurality of devices communicatively connected to each other, wherein at least one of the plurality of devices is a fatigue life estimation system according to any one of claims 1 to 3. A residual fatigue life estimation system for a welded portion of a steel structure, which is characterized by having a device function.
【請求項5】 鋼構造物溶接部の残存疲労寿命を推定す
る方法であって、溶接部の応力又はひずみ、及び変位を
一定時間連続して測定する測定ステップと、測定した応
力又はひずみ、及び変位を記憶する記憶ステップと、応
力又はひずみ及び変位の測定中の測定期間を計測する測
定期間計測ステップと、前記応力又はひずみ、及び変位
から応力又はひずみと変位との関係における傾きを計算
する傾き計算ステップと、前記傾きの変化量に基づいて
疲労亀裂発生寿命を判定する亀裂発生寿命判定ステップ
と、前記応力又はひずみの振幅の頻度を計算する頻度計
算ステップと、前記応力又はひずみの頻度、疲労寿命デ
ータベースおよび測定期間から疲労被害度および残存疲
労寿命を計算する寿命計算ステップと、前記疲労亀裂発
生寿命と疲労寿命データベースから前記残存疲労寿命を
修正する寿命修正ステップとを含むことを特徴とする鋼
構造物溶接部の残存疲労寿命推定方法。
5. A method for estimating the residual fatigue life of a welded portion of a steel structure, comprising a measuring step of continuously measuring stress or strain and displacement of the welded portion for a certain period of time, and the measured stress or strain, and A storage step of storing the displacement, a measurement period measuring step of measuring a measurement period during the measurement of the stress or strain and the displacement, and a slope for calculating the slope in the relationship between the stress or the strain and the displacement from the stress or the strain and the displacement. Calculation step, a crack generation life determination step to determine the fatigue crack generation life based on the amount of change in the slope, a frequency calculation step of calculating the frequency of the amplitude of the stress or strain, the frequency of the stress or strain, fatigue A life calculation step for calculating the degree of fatigue damage and residual fatigue life from the life database and measurement period, and the fatigue crack initiation life and fatigue life data And a life correcting step of correcting the remaining fatigue life from the database, the method for estimating the remaining fatigue life of a steel structure welded portion.
【請求項6】 請求項1〜3のいずれかに記載の疲労寿
命推定装置の機能、請求項4記載の疲労寿命推定システ
ムの機能又は請求項5に記載の疲労寿命推定方法の処理
ステップをコンピュータに実行させるためのプログラ
ム。
6. A computer comprising the functions of the fatigue life estimation apparatus according to claim 1, the functions of the fatigue life estimation system according to claim 4, or the processing steps of the fatigue life estimation method according to claim 5. Program to run on.
【請求項7】 請求項6記載のプログラムを記録したコ
ンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
7. A computer-readable storage medium in which the program according to claim 6 is recorded.
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