JP2017090238A - Prediction method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To predict the shape of a metal structure after being corroded with the passage of time and determine life with high accuracy.SOLUTION: According to the present invention, a derivation unit derives the secular change function of a parameter distribution function showing the distribution of prescribed parameter values that represent a surface shape in a discretionary area on the basis of surface shape data in a discretionary area on the surface of each of a plurality of metal samples buried in the ground and differing in elapsed years (steps S101-S104), and a generation unit arranges the values of parameters in a discretionary area in accordance with the parameter distribution function in a prescribed number of elapsed years derived from the secular change function of the parameter distribution function, and generates a shape model representing the predicted surface shapes of the metal samples in the elapsed years (steps S105-S107).SELECTED DRAWING: Figure 11

Description

本発明は、予測方法に関する。   The present invention relates to a prediction method.

鋼管柱、支持アンカや配管等のインフラ設備に代表される金属構造物は、全体またはその一部が地中に埋設された状態で利用される。通常、金属構造物は土壌または地下水に接するために腐食し、経過年数とともに減肉していく(非特許文献1,2参照)。   Metal structures represented by infrastructure equipment such as steel pipe columns, supporting anchors and piping are used in a state where the whole or a part thereof is buried in the ground. Usually, metal structures corrode because they come into contact with soil or groundwater, and the thickness of the metal structures decreases with age (see Non-Patent Documents 1 and 2).

金属構造物には、本来担保するべき機能が発揮されなくなる前に補修や交換等の何らかの対策を講じる必要がある。しかし、地中の金属構造物は、人または機械による直接的な点検が困難な場合が多いため、一部分が地中に埋設された金属構造物では、地上部もしくは地際部の点検だけが行われ、地中部は確認されない場合が多かった。そのため、このように地中に埋設された地中部のある金属構造物の交換の時期を適切に判断することが難しかった。   For metal structures, it is necessary to take some measures such as repairs and replacements before the functions that should originally be secured are no longer exhibited. However, since underground metal structures are often difficult to inspect directly by humans or machines, metal structures that are partially embedded in the ground are only checked on the ground or on the ground. In many cases, the underground part was not confirmed. For this reason, it has been difficult to appropriately determine the time for exchanging the metal structure with the underground part buried in the ground.

地中部の腐食状態を確認する方法として、例えば、配管の管中を流れる流体の漏洩を検知して、腐食している部位を特定する方法が知られている。ただし、この方法はあくまで事後の保全方法になる。   As a method for confirming the corrosion state of the underground part, for example, a method is known in which leakage of a fluid flowing in a pipe pipe is detected to identify a corroded part. However, this method is only a post-conservation method.

また、他の地中部の腐食状態を確認する方法として、打音法や超音波法を用いて非破壊的に検査する方法も知られている。しかしながら、これらの方法は、現状では精度が十分ではなく、かつ検査対象も構造が単純なものに限定されており、汎用的な方法ではなかった。   In addition, as a method of confirming the corrosion state of other underground parts, a method of nondestructively inspecting using a percussion method or an ultrasonic method is also known. However, these methods are not sufficiently general and are not general-purpose methods because the accuracy is not sufficient and the inspection object is limited to a simple structure.

さらに、地中部の腐食状態の直接的な確認に替えて、環境や経過年数などから腐食状態を予測する方法も知られている。例えば、腐食により貫通穴が開いた場合に寿命と判定される配管等の設備について、経験的に特定あるいは実験や分析により算出された腐食速度で設備の肉厚を除することにより、貫通穴の発生時期すなわち設備の寿命が推定される。ただし、この方法は腐食のメカニズムをごく単純化しているため、精度は低い。   Furthermore, a method of predicting the corrosion state from the environment, the elapsed years, etc. is known instead of directly confirming the corrosion state of the underground part. For example, for equipment such as piping that is determined to have a life when a through-hole is opened due to corrosion, the thickness of the through-hole can be determined by dividing the thickness of the equipment at a corrosion rate that is empirically specified or calculated by experiment or analysis. The time of occurrence, that is, the life of the equipment is estimated. However, this method has very low accuracy because it greatly simplifies the corrosion mechanism.

配管等の設備の寿命については、種々の実験や実機の腐食データを用いた極値統計解析によって推定する方法も知られている。極値統計解析とは、サンプルにおける小面積の測定区画から採取された最大局部腐食深さを用いて、大面積の領域における最大局部腐食深さを推定するものであり、比較的少ないサンプルから信頼性の高い推定値が得られる。ただし、この極値統計解析も、貫通穴が開くというように設備の形状面での寿命の判定基準が明確な場合にのみ適用される。なお、非特許文献3には、表面形状を数値計算により生成するアルゴリズムが開示されている。   A method for estimating the lifetime of equipment such as piping by means of various experiments and extreme statistical analysis using corrosion data of actual machines is also known. Extremum statistical analysis estimates the maximum local corrosion depth in a large area using the maximum local corrosion depth collected from a small-area measurement section of a sample. A highly accurate estimate is obtained. However, this extreme value statistical analysis is also applied only when the criteria for determining the lifetime in the shape of the facility is clear, such as when a through hole is opened. Non-Patent Document 3 discloses an algorithm for generating a surface shape by numerical calculation.

門井守夫,高橋紹明,矢野浩太郎,「金属材料の土壌腐食についての研究(第1報)」,防蝕技術,1967年,Vol.16,No.6,pp.10-18Morio Kadoi, Shoaki Takahashi, Kotaro Yano, "Studies on soil corrosion of metal materials (1st report)", Corrosion protection technology, 1967, Vol.16, No.6, pp.10-18 宮田義一,朝倉祝治,「電気化学的手法を中心とした土壌腐食計測(その2)」,材料と環境,1997年,Vol.46,pp.610-619Yoshikazu Miyata, Shuji Asakura, “Measurement of Soil Corrosion Focusing on Electrochemical Method (Part 2)”, Materials and Environment, 1997, Vol.46, pp.610-619 内舘道正,「実用的な表面トポグラフィデータの生成と応用」,精密工学会誌,2010年,Vol.76,No.9,pp.1003-1006Michimasa Uchinada, “Generation and Application of Practical Surface Topography Data”, Journal of Japan Society for Precision Engineering, 2010, Vol.76, No.9, pp.1003-1006

しかしながら、金属構造物の中には、形状面での寿命の判断基準が明確ではない場合も多い。例えば、電柱等を支える支柱アンカ等は、地中部のある部分に貫通穴が開いたとしても、直ちに寿命と判定されるわけではない。このような金属構造物に対しては、土壌や張力等の設置状態により許容される形状が異なり、平均的な減肉量や貫通穴の径や分布の他、凹凸の形状や分布といった表面形状等で判定される。このように、経過年数にともなった腐食後の金属構造物の形状の多様な条件により金属構造物の寿命が判定される場合には、寿命の予測が困難であった。   However, in some metal structures, the criteria for determining the lifetime in terms of shape are often not clear. For example, a pole anchor or the like that supports a power pole or the like is not immediately determined to have a life even if a through hole is opened in a certain portion of the underground portion. For such metal structures, the allowable shape varies depending on the installation conditions such as soil and tension, and the surface shape such as uneven shape and distribution as well as average thickness reduction and through hole diameter and distribution Etc. are judged. As described above, when the lifetime of the metal structure is determined based on various conditions of the shape of the metal structure after corrosion with the lapse of years, it is difficult to predict the lifetime.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、経過年数にともなった腐食後の金属構造物の形状を予測して、高精度に寿命を判定することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to predict the shape of a metal structure after corrosion with the lapse of years and determine the life with high accuracy.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る予測方法は、地中に埋設された経過年数が異なる複数の金属サンプルのそれぞれの表面の任意の領域における表面の形状データに基づいて、任意の領域における表面形状を表す所定のパラメータの値の分布を表すパラメータ分布関数の経時変化の関数を導出する導出工程と、前記パラメータ分布関数の経時変化の関数から導出された所定の経過年数におけるパラメータ分布関数に従って、任意の領域に該パラメータの値を配置して、該経過年数における金属サンプルの表面の予測形状を表す形状モデルを生成する生成工程と、を含んだことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the prediction method according to the present invention is applied to surface shape data in an arbitrary region of each surface of a plurality of metal samples embedded in the ground and having different elapsed years. A derivation step of deriving a function of change over time of a parameter distribution function representing a distribution of values of predetermined parameters representing a surface shape in an arbitrary region, and a predetermined function derived from the function of change over time of the parameter distribution function Generating a shape model that represents the predicted shape of the surface of the metal sample in the elapsed years by arranging the value of the parameter in an arbitrary region according to the parameter distribution function in the elapsed years, To do.

本発明によれば、経過年数にともなった腐食後の金属構造物の形状を予測して、高精度に寿命を判定することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the shape of the metal structure after corrosion with the elapsed years can be estimated, and a lifetime can be determined with high precision.

図1は、本発明の一実施形態に係る予測装置の概略構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a prediction apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2は、本実施形態の導出部の処理を説明するための説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining processing of the derivation unit of the present embodiment. 図3は、本実施形態の導出部の処理を説明するための説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining processing of the derivation unit of the present embodiment. 図4は、本実施形態の導出部の処理を説明するための説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining processing of the derivation unit of the present embodiment. 図5は、本実施形態の導出部の処理を説明するための説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining processing of the derivation unit of the present embodiment. 図6は、本実施形態の導出部の処理を説明するための説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the processing of the derivation unit of the present embodiment. 図7は、本実施形態の生成部の処理を説明するための説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining processing of the generation unit of the present embodiment. 図8は、本実施形態の生成部の処理を説明するための説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the processing of the generation unit of the present embodiment. 図9は、本実施形態の生成部の処理を説明するための説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining processing of the generation unit of the present embodiment. 図10は、本実施形態の生成部の処理を説明するための説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining processing of the generation unit of the present embodiment. 図11は、本実施形態の予測処理手順を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart showing the prediction processing procedure of the present embodiment.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment. Moreover, in description of drawing, the same code | symbol is attached | subjected and shown to the same part.

[予測装置の構成]
図1は、本実施形態に係る予測装置の概略構成を示す模式図である。図1に示すように、予測装置1は、パソコン等の汎用コンピュータで実現され、入力部11、出力部12、記憶部13、および制御部14を備える。
[Configuration of prediction device]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a prediction apparatus according to the present embodiment. As illustrated in FIG. 1, the prediction device 1 is realized by a general-purpose computer such as a personal computer, and includes an input unit 11, an output unit 12, a storage unit 13, and a control unit 14.

入力部11は、マウスやキーボードなどの入力デバイスを用いて実現され、操作者による入力操作に対応して、制御部14に対して各種指示情報や計測データ等を入力する。出力部12は、液晶ディスプレイなどの表示装置、プリンターなどの印刷装置、情報通信装置などによって実現され、後述する予測処理で生成された形状モデルを出力する。   The input unit 11 is realized by using an input device such as a mouse or a keyboard, and inputs various instruction information, measurement data, and the like to the control unit 14 in response to an input operation by the operator. The output unit 12 is realized by a display device such as a liquid crystal display, a printing device such as a printer, an information communication device, and the like, and outputs a shape model generated by a prediction process described later.

記憶部13は、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ(Flash Memory)等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現され、後述する予測処理に用いられる形状データや予測処理により導出されたパラメータ分布関数の経時変化の関数等を記憶する。記憶部13は、LANやインターネットなどの電気通信回線を介し制御部14と通信する構成としてもよい。   The storage unit 13 is realized by a semiconductor memory device such as a RAM (Random Access Memory) or a flash memory, or a storage device such as a hard disk or an optical disk. Stores the function of the derived parameter distribution function over time. The storage unit 13 may be configured to communicate with the control unit 14 via an electric communication line such as a LAN or the Internet.

制御部14は、CPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置によって実現される。予測装置1は、制御部14の制御により後述する予測処理を実行し、任意の経過年数における金属サンプルの予測形状を表す形状モデルを生成する。制御部14は、メモリに記憶された処理プログラムを実行することによって、導出部141および生成部142として機能する。   The control unit 14 is realized by an arithmetic processing device such as a CPU (Central Processing Unit). The prediction device 1 executes a prediction process, which will be described later, under the control of the control unit 14, and generates a shape model that represents the predicted shape of the metal sample in an arbitrary age. The control unit 14 functions as the derivation unit 141 and the generation unit 142 by executing the processing program stored in the memory.

導出部141は、地中に埋設された経過年数が異なる複数の金属サンプルのそれぞれの表面の任意の領域における表面の形状データに基づいて、任意の領域における表面形状を表す所定のパラメータの値の分布を表すパラメータ分布関数の経時変化の関数を導出する。   The deriving unit 141 has a predetermined parameter value representing a surface shape in an arbitrary region based on surface shape data in an arbitrary region of each surface of a plurality of metal samples with different elapsed years embedded in the ground. A function of change over time of the parameter distribution function representing the distribution is derived.

具体的に、導出部141は、まず、入力部11を介して、地中に埋設された経過年数が異なる金属サンプルのそれぞれについて求められた表面の任意の領域の表面の形状データを取得する。   Specifically, the deriving unit 141 first acquires, via the input unit 11, surface shape data of an arbitrary region of the surface obtained for each of the metal samples embedded in the ground and having different elapsed years.

ここで、各金属サンプルは、特に限定されないが、互いに、また予測対象の金属構造物と、材質および形状が類似していて、地中に埋設された経過年数のみが異なることが好ましい。すなわち、各金属サンプルの材質、形状および埋設された土壌条件や設置環境が、予測対象の金属構造物の実環境に近いことが好ましい。また、経過年数の値が、偏ることなく比較的小さく新しいものから大きく古いものまで分散していることが好ましい。これにより、予測処理の信頼性が高まる。   Here, although each metal sample is not particularly limited, it is preferable that the material and the shape are similar to each other and the metal structure to be predicted, and only the elapsed years embedded in the ground are different. That is, it is preferable that the material and shape of each metal sample and the embedded soil condition and installation environment are close to the actual environment of the metal structure to be predicted. Further, it is preferable that the values of the elapsed years are distributed from relatively small new ones to large old ones without bias. This increases the reliability of the prediction process.

また、金属サンプルの表面の任意の領域の表面積は、金属サンプルの表面積の1%程度以上であることが好ましい。また、形状データは、例えば、3次元の座標位置で表される。すなわち、形状データは、例えばレーザー変位計を用いて取得され、図2に例示するように、直交するX方向軸とY方向軸とで表されるXY平面上の座標点(x、y)における高さz(x、y)で表される。以下、表面の任意の領域に対応するXY平面上の領域を、データ取得領域と称する。   Moreover, it is preferable that the surface area of the arbitrary area | region of the surface of a metal sample is about 1% or more of the surface area of a metal sample. The shape data is represented by, for example, a three-dimensional coordinate position. That is, the shape data is acquired using, for example, a laser displacement meter, and, as illustrated in FIG. 2, at a coordinate point (x, y) on the XY plane represented by the orthogonal X direction axis and Y direction axis. It is represented by height z (x, y). Hereinafter, an area on the XY plane corresponding to an arbitrary area on the surface is referred to as a data acquisition area.

次に、導出部141は、データ取得領域を所定の単位領域に分割し、各単位領域に対する所定のパラメータ値を算出する。ここで、単位領域の形状は限定されないが、分割数はある程度多くすることが好ましい。例えば、図2に例示するように、形状データが、直交するX方向軸とY方向軸とで表されるXY平面上の座標点(x、y)における高さz(x、y)で表される場合に、XY平面上の単位区画を単位領域とする。   Next, the deriving unit 141 divides the data acquisition area into predetermined unit areas, and calculates predetermined parameter values for each unit area. Here, the shape of the unit region is not limited, but the number of divisions is preferably increased to some extent. For example, as illustrated in FIG. 2, the shape data is represented by the height z (x, y) at the coordinate point (x, y) on the XY plane represented by the orthogonal X direction axis and Y direction axis. In this case, a unit section on the XY plane is set as a unit area.

また、パラメータとは、金属サンプルの表面形状を表すパラメータを意味する。パラメータには、形状データから算出される単位領域の平均板厚、最大山高さ、最大谷深さ、算術平均高さ、二乗平均平方根高さ、スキューネス値、またはクルトシス等の高さ分布情報が例示される。   The parameter means a parameter representing the surface shape of the metal sample. Examples of parameters include average plate thickness, maximum peak height, maximum valley depth, arithmetic average height, root mean square height, skewness value, or height distribution information such as kurtosis calculated from shape data. Is done.

本実施形態では、パラメータを表面の凹凸状態を表すスキューネス値とする場合について説明する。スキューネス値Sskは、形状データすなわちXY平面上の座標点(x、y)における高さz(x、y)を用いて、次式(1)で算出される。ここで、Aはデータ取得領域の面積である。   In the present embodiment, a case will be described in which the parameter is a skewness value representing the surface unevenness state. The skewness value Ssk is calculated by the following equation (1) using the shape data, that is, the height z (x, y) at the coordinate point (x, y) on the XY plane. Here, A is the area of the data acquisition area.

導出部141は、図3に例示するように、各単位領域について、スキューネス値を算出する。図3の例では、ある単位領域についてのスキューネス値はa、別の単位領域についてのスキューネス値はbと算出されている。   As illustrated in FIG. 3, the deriving unit 141 calculates a skewness value for each unit region. In the example of FIG. 3, the skewness value for one unit region is calculated as a, and the skewness value for another unit region is calculated as b.

次に、導出部141は、各金属サンプルの各単位領域に対して算出されたパラメータ値を用いて、各金属サンプルのデータ取得領域におけるパラメータの値の分布を表すパラメータ分布関数を、回帰関数として導出する。   Next, the derivation unit 141 uses a parameter value calculated for each unit region of each metal sample as a regression function to represent a parameter distribution function that represents the distribution of parameter values in the data acquisition region of each metal sample. To derive.

例えば、データ取得領域に対するスキューネス値の算出値は、図4に例示するヒストグラムのように分布する。また、スキューネス値は、図4に曲線で示すように、次式(2)で表される正規分布関数に従って分布することが知られている。ここで、μは平均、σは標準偏差である。   For example, the calculated skewness value for the data acquisition area is distributed like a histogram illustrated in FIG. Further, it is known that the skewness value is distributed according to a normal distribution function expressed by the following equation (2) as shown by a curve in FIG. Here, μ is an average, and σ is a standard deviation.

そこで、導出部141は、図4に例示するスキューネス値の算出値のヒストグラムを用いて、回帰的に上記式(2)の平均μおよび標準偏差σを特定する。このようにして、導出部141は、スキューネス値の分布関数を導出する。なお、パラメータ分布関数の関数形は正規分布関数に限定されず、パラメータごとに決定される。   Therefore, the deriving unit 141 recursively specifies the average μ and the standard deviation σ of the above equation (2) using the histogram of the calculated skewness value illustrated in FIG. In this way, the deriving unit 141 derives a skewness value distribution function. The function form of the parameter distribution function is not limited to the normal distribution function, and is determined for each parameter.

次に、導出部141は、複数の経過年数の異なる金属サンプルのそれぞれについて導出されたパラメータ分布関数を用いて、パラメータ分布関数の経時変化の関数すなわち経過年数とパラメータ分布関数との関係式を導出する。   Next, the deriving unit 141 derives a function of change over time of the parameter distribution function, that is, a relational expression between the elapsed year and the parameter distribution function, using the parameter distribution function derived for each of the plurality of metal samples having different elapsed years. To do.

具体的に、導出部141は、図5に例示するように、経過年数Tの異なる金属サンプルのそれぞれについて、上記の手順でスキューネス値の分布関数を導出する。図5の例では、経過年数がx1、x2、およびx3での3つのスキューネス値の分布関数が導出されている。そして、導出部141は、図6に例示するように、経過年数Tとパラメータ分布関数との関係を導出する。図6の例では、図5に例示した3つのスキューネス値の分布関数についての経過年数(x1、x2、x3)と平均との関係を示す3点から、スキューネス値の分布関数の平均μの経時変化を直線と仮定して、経過年数Tと平均μとの関係式として次式(3)が導出される。ここで、αおよびβは定数である。   Specifically, as illustrated in FIG. 5, the deriving unit 141 derives a skewness value distribution function according to the above procedure for each of the metal samples having different elapsed years T. In the example of FIG. 5, distribution functions of three skewness values with elapsed years x1, x2, and x3 are derived. Then, the derivation unit 141 derives the relationship between the elapsed years T and the parameter distribution function, as illustrated in FIG. In the example of FIG. 6, the average μ of the skewness value distribution function over time is obtained from three points indicating the relationship between the elapsed years (x1, x2, x3) and the average of the three skewness value distribution functions illustrated in FIG. Assuming that the change is a straight line, the following equation (3) is derived as a relational expression between the elapsed years T and the average μ. Here, α and β are constants.

同様にして、導出部141は、経過年数Tとスキューネス値の分布関数の標準偏差σとの関係式を導出する。これにより、経過年数Tが特定されれば、経時変化するスキューネス値の分布関数の平均μおよび標準偏差σが特定される。   Similarly, the deriving unit 141 derives a relational expression between the elapsed years T and the standard deviation σ of the skewness value distribution function. Thus, if the elapsed year T is specified, the mean μ and the standard deviation σ of the skewness value distribution function that changes with time are specified.

なお、パラメータの種類は1つに限定されない。パラメータの種類が複数である場合には、複数種類のパラメータのそれぞれについて、上記の処理により、パラメータ分布関数の経時変化の関数が導出される。   Note that the number of parameters is not limited to one. When there are a plurality of types of parameters, a function of change over time of the parameter distribution function is derived by the above processing for each of the plurality of types of parameters.

生成部142は、パラメータ分布関数の経時変化の関数から導出された所定の経過年数におけるパラメータ分布関数に従って、任意の領域に該パラメータの値を配置して、該経過年数における金属サンプルの表面の予測形状を表す形状モデルを生成する。   The generation unit 142 arranges the value of the parameter in an arbitrary region in accordance with the parameter distribution function in a predetermined elapsed time derived from the function of change over time of the parameter distribution function, and predicts the surface of the metal sample in the elapsed time A shape model representing the shape is generated.

具体的に、生成部142は、まず、経過年数Tを特定し、経過年数Tにおけるパラメータ分布関数を特定する。次に、生成部142は、特定されたパラメータ分布関数に従うように、任意の領域内の各単位領域にパラメータ値を分布させる。すなわち、生成部142は、図7に曲線で例示するように、特定された経過年数xにおけるスキューネス値の分布関数を用いて、スキューネス値a、b、c、dおよびeの頻度を特定する。そして、生成部142は、図8に例示するように、任意の領域内の各単位領域に、スキューネス値a、b、c、dおよびeを特定された頻度に応じて分布させる。   Specifically, the generation unit 142 first specifies the elapsed years T and specifies the parameter distribution function in the elapsed years T. Next, the generation unit 142 distributes parameter values in each unit region in an arbitrary region so as to follow the specified parameter distribution function. That is, the generation unit 142 specifies the frequency of the skewness values a, b, c, d, and e using the distribution function of the skewness value in the specified elapsed years x as illustrated by a curve in FIG. Then, as illustrated in FIG. 8, the generation unit 142 distributes the skewness values a, b, c, d, and e to each unit region in an arbitrary region according to the specified frequency.

なお、生成部142が任意の領域内にパラメータ値を配置する際、乱数等を利用して無作為に配置してもよいし、例えば、パラメータ値cの隣にはパラメータ値bを配置する等の規則に従って配置してもよい。腐食に関して、例えば、平均板厚は、ある単位領域での値が小さければ、その単位領域と隣り合う単位領域においても値が小さい場合が多い。このように、隣接する単位領域における腐食に関する各パラメータの関連性を加味した規則に従って配置すれば、予測処理の精度が高まる。   When the generating unit 142 arranges the parameter value in an arbitrary area, it may be randomly arranged using a random number or the like. For example, the parameter value b is arranged next to the parameter value c. You may arrange according to the rule. Regarding corrosion, for example, if the average plate thickness is small in a certain unit region, the value is often small in a unit region adjacent to the unit region. As described above, if the arrangement is performed according to a rule that takes into account the relevance of each parameter related to corrosion in adjacent unit regions, the accuracy of the prediction process is increased.

生成部142は、図9に例示するように、複数種類のパラメータについて、同様の処理により、パラメータ値を分布させる。図9の例では、平均板厚、スキューネス値、およびクルトシスの3種類を含む複数のパラメータが適用されている。ここでは、ある単位領域に平均板厚a1、スキューネス値b1、クルトシスc1等が配置され、別の単位領域に平均板厚a2、スキューネス値b2、クルトシスc2等が配置されている。   As illustrated in FIG. 9, the generation unit 142 distributes parameter values for a plurality of types of parameters through a similar process. In the example of FIG. 9, a plurality of parameters including three types of average plate thickness, skewness value, and kurtosis are applied. Here, the average plate thickness a1, the skewness value b1, the kurtosis c1, etc. are arranged in a certain unit region, and the average plate thickness a2, the skewness value b2, the kurtosis c2, etc. are arranged in another unit region.

次に、生成部142は、分布させたパラメータ値を用いて、金属サンプルの経過年数Tにおける表面の予測形状を表す形状モデルを生成する。具体的に、生成部142は、図9に例示した複数種類の各単位領域のパラメータ値を用いて、図10に例示するように、表面の形状モデルを生成する。例えば、生成部142は、各単位領域について、パラメータ値、データ点数およびピッチ等の情報を用いて、フラクタルモデル、係数行列による畳み込み、または逆フーリエ変換等のアルゴリズムを適用して(非特許文献3参照)、3次元の形状モデルを生成する。生成部142は、パラメータ値を配置した領域内の全単位領域について、この処理を繰り返し、任意の領域の3次元の形状モデルを生成する。   Next, the production | generation part 142 produces | generates the shape model showing the predicted shape of the surface in the elapsed years T of a metal sample using the distributed parameter value. Specifically, the generation unit 142 generates a surface shape model as illustrated in FIG. 10 using the parameter values of the plurality of types of unit regions illustrated in FIG. For example, the generation unit 142 applies an algorithm such as a fractal model, a convolution with a coefficient matrix, or an inverse Fourier transform to each unit region using information such as a parameter value, the number of data points, and a pitch (Non-Patent Document 3). (Refer to) A three-dimensional shape model is generated. The generation unit 142 repeats this process for all unit regions in the region where the parameter values are arranged, and generates a three-dimensional shape model of an arbitrary region.

なお、生成部142は、隣り合う単位領域間で形状モデルが不連続となる場合には、各単位領域の境界線部分の数値が連続となるように円滑化してもよい。   Note that when the shape model is discontinuous between adjacent unit regions, the generation unit 142 may smooth the numerical values of the boundary portions of the unit regions to be continuous.

[予測処理]
次に、図11のフローチャートを参照して、予測装置1における予測処理手順について説明する。まず、導出部141が、入力部11を介して地中に埋設された経過年数が異なる複数の金属サンプルのそれぞれの任意の領域における表面の形状データを取得する(ステップS101)。
[Prediction processing]
Next, a prediction processing procedure in the prediction device 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the derivation unit 141 acquires surface shape data in each arbitrary region of a plurality of metal samples embedded in the ground with different elapsed years via the input unit 11 (step S101).

次に、導出部141が、形状データを用いて、表面の任意の領域に対応するデータ取得領域を所定の単位領域に分割し、各単位領域に対する所定のパラメータ値を算出する(ステップS102)。そして、導出部141が、各金属サンプルの各単位領域に対して算出されたパラメータ値を用いて、各金属サンプルのデータ取得領域におけるパラメータ分布関数を導出する(ステップS103)。続いて、導出部141が、複数の経過年数の異なる金属サンプルのそれぞれについて導出されたパラメータ分布関数を用いて、パラメータ分布関数の経時変化の関数を導出する(ステップS104)。   Next, the deriving unit 141 divides a data acquisition region corresponding to an arbitrary region on the surface into predetermined unit regions using the shape data, and calculates a predetermined parameter value for each unit region (step S102). Then, the deriving unit 141 derives a parameter distribution function in the data acquisition region of each metal sample using the parameter value calculated for each unit region of each metal sample (step S103). Subsequently, the deriving unit 141 derives a function of temporal change of the parameter distribution function using the parameter distribution function derived for each of the plurality of metal samples having different elapsed years (step S104).

その後、生成部142が、経過年数を特定し、特定された所定の経過年数におけるパラメータ分布関数を導出する(ステップS105)。そして、生成部142が、導出されたパラメータ分布関数に従うように、任意の領域内の各単位領域にパラメータ値を配置する(ステップS106)。最後に、生成部142が、配置されたパラメータ値を用いて、金属サンプルの所定の経過年数における表面の任意の領域の予測形状を表す形状モデルを生成する(ステップS107)。   Thereafter, the generation unit 142 specifies the elapsed years, and derives a parameter distribution function for the specified predetermined elapsed years (step S105). Then, the generation unit 142 arranges parameter values in each unit region in an arbitrary region so as to follow the derived parameter distribution function (step S106). Finally, the generation unit 142 generates a shape model that represents a predicted shape of an arbitrary region of the surface of the metal sample in a predetermined elapsed age using the arranged parameter values (step S107).

以上、説明したように、本実施形態の予測装置1では、導出部141が、地中に埋設された経過年数が異なる複数の金属サンプルのそれぞれ表面の任意の領域における表面の形状データに基づいて、任意の領域における表面形状を表す所定のパラメータの値の分布を表すパラメータ分布関数の経時変化の関数を導出する。また、生成部142が、パラメータ分布関数の経時変化の関数から導出された所定の経過年数におけるパラメータ分布関数に従って、任意の領域に該パラメータの値を配置して、該経過年数における金属サンプルの表面の予測形状を表す形状モデルを生成する。   As described above, in the prediction device 1 of the present embodiment, the derivation unit 141 is based on surface shape data in an arbitrary region of each surface of a plurality of metal samples embedded in the ground and having different elapsed years. Then, a function of change over time of a parameter distribution function representing a distribution of values of predetermined parameters representing the surface shape in an arbitrary region is derived. Further, the generating unit 142 arranges the value of the parameter in an arbitrary region in accordance with the parameter distribution function in a predetermined elapsed time derived from the function of change over time of the parameter distribution function, and the surface of the metal sample in the elapsed age A shape model representing the predicted shape is generated.

これにより、経過年数にともなった腐食後の金属構造物の形状を予測することができる。また、生成された形状モデルを用いて、例えば、金属構造物の張力に対する抵抗力を力学シミュレーションにより算出し、抵抗力の低下から金属構造物の寿命を高精度に判定する等、腐食に対するリスクの評価を行うことができる。   Thereby, the shape of the metal structure after corrosion with the passage of years can be predicted. Also, using the generated shape model, for example, the resistance force against the tension of the metal structure is calculated by dynamic simulation, and the life of the metal structure is determined with high accuracy from the decrease in the resistance force. Evaluation can be made.

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述および図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。   As mentioned above, although embodiment which applied the invention made | formed by this inventor was described, this invention is not limited with the description and drawing which make a part of indication of this invention by this embodiment. That is, other embodiments, examples, operational techniques, and the like made by those skilled in the art based on this embodiment are all included in the scope of the present invention.

1 予測装置
11 入力部
12 出力部
13 記憶部
14 制御部
141 導出部
142 生成部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Prediction apparatus 11 Input part 12 Output part 13 Storage part 14 Control part 141 Derivation part 142 Generation part

Claims (3)

地中に埋設された経過年数が異なる複数の金属サンプルのそれぞれの表面の任意の領域における表面の形状データに基づいて、任意の領域における表面形状を表す所定のパラメータの値の分布を表すパラメータ分布関数の経時変化の関数を導出する導出工程と、
前記パラメータ分布関数の経時変化の関数から導出された所定の経過年数におけるパラメータ分布関数に従って、任意の領域に該パラメータの値を配置して、該経過年数における金属サンプルの表面の予測形状を表す形状モデルを生成する生成工程と、
を含んだことを特徴とする予測方法。
A parameter distribution that represents the distribution of the value of a predetermined parameter that represents the surface shape in an arbitrary region based on the surface shape data in the arbitrary region of each surface of a plurality of metal samples that are buried in the ground and that have different age A derivation process for deriving a function of function change over time;
A shape that represents the predicted shape of the surface of the metal sample in the elapsed time by arranging the value of the parameter in an arbitrary region in accordance with the parameter distribution function in a predetermined elapsed time derived from the function of change over time of the parameter distribution function A generation process for generating a model;
The prediction method characterized by including.
前記複数の金属サンプルは、互いに材質および形状が類似していることを特徴とする請求項1に記載の予測方法。   The prediction method according to claim 1, wherein the plurality of metal samples are similar in material and shape to each other. 前記パラメータは前記任意の領域における高さ分布情報であることを特徴とする請求項1または2に記載の予測方法。   The prediction method according to claim 1, wherein the parameter is height distribution information in the arbitrary region.
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