JP2017187472A - 疲労評価方法及び試験装置、試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】繰り返し荷重が構造物に作用した場合に構造物に生じる疲労損傷を高い精度で評価することができる。【解決手段】試験体の解析モデルを作成するステップと、解析モデルの各部材に対して材料構成則を設定するステップと、材料構成則を設定した解析モデルに対して繰り返し荷重を作用させたシミュレーションを実行するステップと、試験体の試験結果を取得するステップと、試験体の試験結果とシミュレーションの結果とを比較し、収束条件を満たすか判定し、収束条件を満たさない場合、解析モデルを作成するステップまたは材料構成則を設定するステップに戻し、シミュレーションの条件を調整させ、収束条件を満たす場合、シミュレーションの条件を確定するステップと、確定したシミュレーションの条件を用いて、解析対象のモデルを作成し、繰り返し荷重を作用させたシミュレーションを実行し、解析対象の疲労損傷を評価するステップと、を有する。【選択図】図８

Description

本発明は、疲労評価方法及び試験装置、試験方法に関するものである。

構造物の耐久性等を評価するために構造物に対する機械的な負荷を評価する方法がある。特許文献１には、使用状況状態のデータから応力分布解析により構造部材の応力分布領域を区分して応力区分領域を設定し、この設定した区分領域の亀裂長さを画像入力し、この画像から亀裂長さを計測して区分領域内の最大亀裂長さを決定し、区分領域の最大亀裂長さを基に予め作成されるマスターカーブから求めた構造部材の疲労寿命基準値としての破損繰返し数比を決定し、この決定した破損繰返し数比に将来の運転・停止運転回数を加味して将来の構造物の亀裂長さの進展を予測し、この予測された構造物の亀裂長さと構造物の破損に至らしめる限界亀裂長さとを対比してその差分から構造物が将来、何回の起動・停止運転回数が可能であるかを判定する構造部材の疲労寿命予測方法が記載されている。

また、機械的負荷を試験する装置としては、特許文献２に取付部の形をした受動手段と、取付部とパネルとの間で、通常の使用時にパネルを囲む部分によって発生する応力に相当する応力を幾何学的に印加するインターフェース手段と、を備える構造パネル用試験装置が記載されている。

特開平１０−１６０６４６号公報 特許第５３０６３３９号公報

構造物にかかる負荷としては、繰り返し荷重も想定される。このような繰り返し荷重は、数値解析で繰り返し荷重を負荷した解析を行う場合があるが、実際の挙動とのずれが生じる恐れがある。

また、構造物としては、凹部に凸部が挿入された構造物があるが、一般的な試験装置で機械的な特性を評価することが難しい。

そこで、本発明は、繰り返し荷重が構造物に作用した場合に構造物に生じる疲労損傷を高い精度で評価することができる疲労評価方法及び凹部に凸部が挿入された構造物への負荷を評価することができる試験装置、試験方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、試験体の解析モデルを作成するステップと、前記解析モデルの各部材に対して材料構成則を設定するステップと、前記材料構成則を設定した前記解析モデルに対して繰り返し荷重を作用させたシミュレーションを実行するステップと、試験体の試験結果を取得するステップと、前記試験体の試験結果とシミュレーションの結果とを比較し、収束条件を満たすか判定し、前記収束条件を満たさない場合、前記解析モデルを作成するステップまたは前記材料構成則を設定するステップに戻し、シミュレーションの条件を調整させ、前記収束条件を満たす場合、シミュレーションの条件を確定するステップと、確定したシミュレーションの条件を用いて、解析対象のモデルを作成し、繰り返し荷重を作用させたシミュレーションを実行し、解析対象の疲労損傷を評価するステップと、を有することを特徴とする。

前記試験結果は、繰り返し荷重を作用させて生じる応力とひずみのヒステリシスループを含み、前記ヒステリシスループは、繰り返し荷重の繰り返し回数に応じて、応力とひずみの関係が変化し、前記収束条件は、繰り返し荷重の繰り返し回数ごとに前記試験結果のヒステリシスループと、試験体の解析モデルのシミュレーションのヒステリシスループと、の差が設定した範囲内であるかを含むことが好ましい。

また、ヒステリシスループのひずみが最も大きくなる位置での応力値で比較を行うことが好ましい。

また、前記試験結果は、繰り返し荷重の繰り返し回数ごとの降伏応力の値を含み、前記収束条件は、繰り返し荷重の繰り返し回数ごとに前記試験結果の降伏応力と、試験体の解析モデルのシミュレーションの降伏応力と、の差が設定した範囲内であるか含むことが好ましい。

また、前記試験体は、凸部が設けられた第１部材と前記凸部が挿入された凹部を有する第２部材とを有する構造物であることが好ましい。

また、前記試験結果は、前記第１部材に固定された第１支持部材と、前記第２部材に固定された第２支持部材と、前記第１支持部材と前記第２支持部材との一方を固定し、他方に前記凸部の突出方向と直交する方向に負荷を加える負荷機構と、前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方の機械的負荷を検出する負荷検出装置と、を有する試験装置を用い、前記負荷機構により前記凸部の突出方向と直交する方向に負荷の方向を所定時間で反転させる繰り返し荷重で加え、前記負荷検出装置で計測した結果であることが好ましい。

上記課題を解決するために、本発明は、凸部が設けられた第１部材と前記凸部が挿入された凹部を有する第２部材に生じる機械的負荷を計測する試験装置であって、前記第１部材に固定された第１支持部材と、前記第２部材に固定された第２支持部材と、前記第１支持部材と前記第２支持部材との一方を固定し、他方に前記凸部の突出方向と直交する方向に負荷を加える負荷機構と、前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方の機械的負荷を検出する負荷検出装置と、を有することを特徴とする。

また、前記負荷機構は、前記凸部の突出方向と直交する方向に負荷の方向を所定時間で反転させる繰り返し荷重で加えることが好ましい。

また、前記負荷検出装置は、前記凸部の基端のひずみを計測することが好ましい。

また、前記第１支持部材は、前記凸部の突出方向への前記第１部材の移動を規制する第１反力冶具を備え、前記第２支持部材は、前記凸部の突出方向への前記第２部材の移動を規制する第２反力冶具を備えることが好ましい。

また、前記第１部材および前記第２部材を含み前記第１支持部材および前記第２支持部材を囲む内部を加熱する加熱槽と、前記第１部材および前記第２部材を前記凸部の突出方向で挟むように前記第１支持部材と前記第２支持部材との一方に前記第１支持部材と前記第２支持部材との他方における前記反力冶具を締結する締結部、前記締結部における締結力を計測する締結力計測部、および前記締結部における締結力を調整する締結力調整部を有する締結機構と、前記第１支持部と前記第２支持部との少なくとも一方を前記凸部の突出方向に移動可能に支持する可動支持部と、を備えることが好ましい。

また、前記可動支持部は、前記第１支持部材と前記第２支持部材との他方と、前記負荷機構との間に設けられることが好ましい。

また、前記可動支持部は、前記第１支持部材と前記第２支持部材との一方と、これを固定する固定部との間に設けられることが好ましい。

また、前記第１支持部材の前記凸部の突出方向への変位を計測する第１変位計測部と、前記第２支持部材の前記凸部の突出方向への変位を計測する第２変位計測部と、を備えることが好ましい。

また、前記第１支持部材に設けられて前記凸部を保持する保持部を備えることが好ましい。

上記課題を解決するために、本発明は、上記の試験装置において前記第１部材および前記第２部材を設置するステップと、次に、前記加熱槽の内部を加熱するステップと、次に、加熱による変形に応じて前記締結部における締結力を前記締結機構により調整しつつ、前記可動支持部により前記第１支持部材と前記第２支持部材との少なくとも一方を前記凸部の突出方向に移動させて前記負荷機構における負荷方向の傾きを補正するステップと、次に、上記の疲労評価方法を実行するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明の疲労評価方法は、繰り返し荷重が構造物に作用した場合に構造物に生じる疲労損傷を高い精度で評価することができる。本発明の試験装置は、凹部に凸部が挿入された構造物への負荷を評価することができる。

図１は、解析対象物の一例の概略構成図である。 図２は、構造物評価システムの概略構成を示すブロック図である。 図３は、試験装置の一例を示す概略構成図である。 図４は、試験体の周辺部を拡大して示す概略構成図である。 図５は、試験体の周辺部を拡大して示す概略構成図である。 図６は、試験体の第１部材を示す概略構成図である。 図７は、試験体の第２部材を示す概略構成図である。 図８は、解析装置の処理の一例を示すフローチャートである。 図９は、解析装置の処理で実行する疲労評価方法の一例を説明するための説明図である。 図１０は、解析装置の処理で実行する疲労評価方法の一例を説明するための説明図である。 図１１は、解析装置の処理で実行する疲労評価方法の一例を説明するための説明図である。 図１２は、解析装置の処理で実行する疲労評価方法の一例を説明するための説明図である。 図１３は、解析装置の処理で実行する疲労評価方法の一例を説明するための説明図である。 図１４は、解析装置の処理で実行する疲労評価方法の一例を説明するための説明図である。 図１５は、試験装置の他の例を示す概略構成図である。 図１６は、試験装置の他の例における試験体の周辺部を拡大して示す概略構成図である。 図１７は、試験装置の他の例における試験体の周辺部を拡大して示す概略構成図である。 図１８は、図１６におけるＡ−Ａ断面拡大図である。 図１９は、図１６におけるＢ−Ｂ断面拡大図である。 図２０は、試験方法の一例を示すフローチャートである。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。

まず、図１を用いて、解析の対象となる構造物について説明する。図１は、解析対象物の一例の概略構成図である。解析対象物は、繰り返し荷重が加わる種々の部材とすることができる。図１に示す解析対象物１０は、第１構造物１２と、第２構造物１４と、第１部材１６と、第２部材１８、とを有する。第１構造物１２と、第２構造物１４と、は対面して配置されている。第１部材１６は、第１構造物１２の第２構造物１４と対面する位置に配置されている。第１部材１６は、支持金物２２と凸部２４とを有する。支持金物２２は、挿入部２６が第１構造物１２に挿入され、第１構造物１２に固定される。凸部２４は、支持金物２２の第２構造物１４側の面に形成され、第２構造物１４に向かって突出している。第２部材１８は、支持金物３２と凹部３４とを有する。支持金物３２は、第２構造物１４に固定される。凹部３４は、支持金物３２の第１構造物１２側の面に形成され、第２構造物１４に向かって凹んでいる。第１部材１６と第２部材１８とは、凸部２４が凹部３４に挿入されている。第１部材１６と第２部材１８とは、凸部２４の突出方向に平行な方向３６に直交する方向である矢印３８の方向への第１構造物１２と第２構造物１４との相対移動を規制する。解析対象物１０は、第１部材１６と第２部材１８とのように凹部と凸部で相対移動を規制するキー構造を備える構造物を対象とすることができる。

図２は、構造物評価システムの概略構成を示すブロック図である。構造物評価システム４０は、解析装置（疲労評価装置）４２と、試験装置４４と、を有する。解析装置４２は、解析モデルを作成し、作成した解析モデルを解析する各種条件を設定し、設定した条件で解析モデルに作用する機械的負荷のシミュレーションを行う。解析装置４２は、演算部５０と、記憶部５２と、入力部５４と、表示部５６と、を有する。

演算部５０は、演算手段であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、記憶手段であるメモリ、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）とを備え、これらのハードウェア資源を用いてプログラムを実行することによって各種の機能を実現する。具体的には、演算部５０は、記憶部５２に記憶されているプログラムを読み出してメモリに展開し、メモリに展開されたプログラムに含まれる命令をＣＰＵに実行させる。そして、演算部５０は、ＣＰＵによる命令の実行結果に応じて、メモリ及び記憶部５２に対してデータの読み書きを行ったり、通信部等の動作を制御したりする。

記憶部５２は、磁気記憶装置や半導体記憶装置等の不揮発性を有する記憶装置からなり、各種のプログラムやデータを記憶する。記憶部５２に記憶されるプログラムには、解析対象物及び試験体のモデルを作成し、繰り返し負荷が作用した場合の疲労損傷を解析する解析プログラムと、解析に用いる解析モデルを作成するモデル作成プログラムと、が含まれる。記憶部５２に記憶されるデータには、条件テーブルも含まれる。条件テーブルは、解析プログラムの解析処理で用いる境界条件や材料構成則、演算式等が記憶されている。また、条件テーブルには、モデルを作成するための条件、各要素の関係、大きさ等の情報も記憶されている。なお、記憶部５２が記憶することとしているプログラム及びデータの一部または全ては、通信部がネットワークを介して通信可能な他の装置に記憶され、必要に応じて通信部にダウンロードされることとしてもよい。また、記憶部５２が記憶することとしているプログラム及びデータの一部または全ては、記憶媒体に記憶され、必要に応じて媒体読取部によって読み取られることとしてもよい。

入力部５４は、キーボード、マウス、タッチパネル等、ユーザ、オペレータが操作を入力する機器である。表示部５６は、文字や図形等の各種情報を表示する機器である。表示部５６は、液晶パネルや有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）パネル、プロジェクタ等の表示装置である。

試験装置４４は、解析対象物の特徴部分を模擬した試験体に対して繰り返し荷重を加える試験を行い、試験体に生じる変化、具体的にはひずみや亀裂の発生を計測する。以下、図３から図７を用いて、試験装置４４の概略構成を説明する。図３は、試験装置の一例を示す概略構成図である。図４は、試験体の周辺部を拡大して示す概略構成図である。図５は、試験体の周辺部を拡大して示す概略構成図である。図６は、試験体の第１部材を示す概略構成図である。図７は、試験体の第２部材を示す概略構成図である。

試験装置４４は、試験装置本体６２と、制御装置６３とを有する。試験装置４４は、試験体６４に対して、機械的負荷を加えて、試験体６４の状態を計測する。制御装置６３は、試験装置本体６２の各部の動作を制御し、各部で取得した情報に基づいて試験結果を出力する。

試験装置４４の説明の前に、試験体６４の構造について説明する。試験体６４は、解析対象物の第１部材１６と第２部材１８を模擬した構造物である。試験体６４は、図４、図６及び図７に示すように、第１部材１００と第２部材１０２とを有する。

第１部材１００は、基部１１２と凸部１１４とを有する。基部１１２は、板状の部材である。凸部１１４は、基部１１２の表面に設けられており、設けられている面から離れる方向に突出している。凸部１１４は、突出方向に平行な側面１１６が設けられている。基端１１８は、側面１１６と基部１１２との接続である。基端１１８は、盛り上がった形状となっており、本実施形態では曲面形状となっている。また、第１部材１００は、基部１１２を試験装置４４に取り付けるためのねじ穴１１９が設けられている。なお、本実施形態で試験装置４４に取り付けるための機構としてねじ穴１１９を設けたが、第１部材１００を試験装置４４に取り付ける機構はネジ穴とねじに限定されず、種々の機構を用いることができる。

第２部材１０２は、基部１２２と凹部１２４とを有する。基部１２２は、板状の部材である。凹部１２４は、基部１２２の表面に設けられており、設けられている面に形成されたくぼみである。凹部１２４は、表面に直交する側面１２６が設けられている。凹部１２４は、深さが凸部１１４の高さよりも深い。基端１２８は、凹部１２４の基端であり、側面１２６と基部１２２との接続である。基端１２８は、面取り形状となっており、本実施形態で直線面となっている。また、第２部材１０２は、基部１２２に試験装置４４に取り付けるためのねじ穴１２９が設けられている。

試験体６４は、図４に示すように、第１部材１００の凸部１１４が、第２部材１０２の凹部１２４に挿入された状態で配置される。試験体６４は、凸部１１４の側面１１６と凹部１２４の側面１２６とが対面する。側面１１６と側面１２６とは、隙間があっても接していてもよい。

試験装置本体６２は、第１支持部材７０と、第２支持部材７２と、土台（固定部）７４と、案内棒７６と、駆動部（負荷機構）７８と、ロードセル８０と、負荷計測部（負荷検出装置）８２と、を有する。

第１支持部材７０は、土台７４に固定され、試験体６４の第１部材１００が固定されている。第１支持部材７０は、図４及び図５に示すように、第１固定治具９０と、第１反力冶具９２と、支持部９４と、を有する。第１固定治具９０は、第１部材１００を固定する。第１固定治具９０は、第１部材１００の基部１１２を埋め込む凹部が設けられており、第１部材１００は、ねじ穴１１９に挿入されたねじが第１固定治具９０に締結されることで、第１固定治具９０に固定される。第１部材１００は、凸部１１４が露出した状態で、第１固定治具９０に固定される。第１反力冶具９２は、第１固定治具９０の第１部材１００が配置されている面とは反対側の面に配置されている。第１反力冶具９２は、第１固定治具９０から離れる方向に延びて支持部９４に固定された部材であり、第１固定治具９０の表面に直交する面に変形しにくい構造となっている。第１反力冶具９２は、第１固定治具９０を支持することで、第１固定治具９０が第１反力冶具９２側に移動することを規制する。支持部９４は、土台７４に固定されている。支持部９４は、第１固定治具９０と、第１反力冶具９２とが固定されている。第１反力冶具９２は、複数設けられることが好ましい。ここで、支持部９４は、土台７４に対して位置調整可能な構造、例えば、ボルトが挿入される穴を長穴として、位置を調整できる構造とすることが好ましい。これにより、試験体の形状に合わせて、位置を調整することができる。

第２支持部材７２は、駆動部７８に固定され、試験体６４の第２部材１０２が固定されている。第２支持部材７２は、第１支持部材７０の第１部材１００が固定されている面と対面して配置されている。第２支持部材７２は、図４に示すように、第２固定治具９６と、第２反力冶具９８と、を有する。第２固定治具９６は、第２部材１０２を固定する。第２固定治具９６は、第２部材１０２の基部１２２を埋め込む凹部が設けられており、第２部材１０２は、ねじ穴１２９に挿入されたねじが第２固定治具９６に締結されることで、第２固定治具９６に固定される。第２固定治具９６は、第２部材１０２が設置されている面と直交する面（本実施形態では鉛直方向上側の面）が駆動部７８に固定されている。第２反力冶具９８は、第２固定治具９６の第２部材１０２が配置されている面とは反対側の面に配置されている。第２反力冶具９８は、第１固定治具９０にボルトによる締結によって固定されており、第２固定治具９６の表面に直交する面に変形しにくい構造となっている。第２反力冶具９８は、第２固定治具９６が第２反力冶具９８側に移動することを規制する。また、第２反力部材９８と第２固定治具９６との間には、案内棒７６の軸方向への相対移動時の摩擦抵抗を低減する機構、例えば、硬度の高い耐摩耗材、ベアリング式ガイド構造を設けることが好ましい。また、第１固定治具９０と第２固定治具９６との間にも摩擦を低減する機構を設けてもよい。

土台７４は、試験装置本体６２が設置される面に固定される。土台７４は、第１支持部材７０と、第２支持部材７２と、案内棒７６と、駆動部７８と、ロードセル８０と、負荷計測部８２と、を直接または間接的に支持する。案内棒７６は、土台７４に固定されている。案内棒７６は、試験時に機械的負荷を作用させる方向が軸方向となる向きで配置されている。案内棒７６は、複数配置されている。駆動部７８は、案内棒７６に挿入されている。駆動部７８は、第２支持部材７２を案内棒７６に沿って移動させる。具体的には、駆動部７８は、第１支持部材７０と第２支持部材７２とが対面している面に平行な方向に第２支持部材７２を移動させる。駆動部７８は、油圧等で作動し、荷重負荷を生じさせる。

ロードセル８０は、駆動部７８と第２支持部材７２との間に配置されている。ロードセル８０は、駆動部７８が第２支持部材７２を移動させることで、試験体６４に加わる力を検出する。負荷計測部８２は、試験体６４に設けられ、試験体６４に作用する機械的負荷、具体的には、ひずみを計測する。負荷計測部８２は、計測点８４ａ、８４ｂ、８４ｃのひずみを計測する。計測点８４ａは、第１部材１００の基部１１２である。なお、本実施形態では、計測点８４ａを基部１１２に設けたが凸部１１４に設けてもよい。計測点８４ｂは、第２部材１０２の基部１２２である。計測点８４ｃは、凸部１１４の基端１１８である。負荷計測部８２は、計測点８４ａ、８４ｂで第１部材１００と第２部材１０２の相対変位を計測することできる。負荷計測部８２は、計測点８４ａ、８４ｂのひずみをカンチレバー式の変位計を用いて計測することができる。負荷計測部８２は、計測点８４ｃで凸部１１４の基端１１８の局所ひずみを計測することができる。計測点８４ｃは、ひずみゲージで計測することができる。なお計測点は、本実施形態に限定されず、凹部と凸部の種々の部分を計測対象とすることができる。

試験装置４４は、試験体６４を設置し、駆動部７８で第２支持部材７２を第１支持部材７０に対して移動させることで、凸部１１４の突出方向に直交する方向に試験体６４の第１部材１００と第２部材１０２とが相対移動する力を付与する。これにより、凸部１１４の側面１１６と凹部１２４の側面１２６とが接触し、側面１１６、１２６に直交する方向の力が加わる。試験装置４４は、駆動部７８で力が作用する向きを一定時間で切り換えることで、凸部１１４と凹部１２４に対して、力が加わる方向変化する繰り返し荷重を付加することができる。試験装置４４は、ロードセル８０で試験体６４に係る力を検出し、負荷計測部８２により各部で生じるひずみを計測する。試験装置４４は、以上のようにして、試験体６４に対して繰り返し荷重が付与した場合の応力とひずみの関係の時間変化を計測する。また、試験装置４４は、力が加わる方向変化する繰り返し荷重を付加する試験時に、試験体６４を一時的に取り出し、計測を行うことで、疲労き裂の発生寿命を測定することもできる。

次に、図８から図１４を用いて、構造物評価システム４０で実行する疲労評価方法の一例について説明する。図８は、解析装置の処理の一例を示すフローチャートである。図９は、解析装置の処理で実行する疲労評価方法の一例を説明するための説明図である。図１０は、解析装置の処理で実行する疲労評価方法の一例を説明するための説明図である。図１１は、解析装置の処理で実行する疲労評価方法の一例を説明するための説明図である。図１２は、解析装置の処理で実行する疲労評価方法の一例を説明するための説明図である。図１３は、解析装置の処理で実行する疲労評価方法の一例を説明するための説明図である。図１４は、解析装置の処理で実行する疲労評価方法の一例を説明するための説明図である。図８に示す処理は、解析装置４２が、解析対象物に基づいて作成した試験体のモデルを解析し、試験装置４４で取得した結果との比較を行い、特性を特定し、特定した特性に基づいて解析対象物のモデルの解析を実行することで、解析対象物の疲労損傷を評価する。

解析装置４２は、試験体の解析モデルを作成する（ステップＳ１２）。具体的には、試験装置４４で試験する試験体の形状、材料に基づいてモデルを作成する。また、試験体は、第１部材の凸部が第２部材の凹部に挿入された構造物である。具体的には、図９に示すように、複数のメッシュに分割したモデルを作成する。図９に示す解析モデルは、凸部１１４と凹部１２４の一部である。

解析装置４２は、作成した試験体の解析モデルに対して、材料構成則を設定する（ステップＳ１４）。ここで、材料構成則は、材料の繰り返し硬化とひずみ硬化を考慮した材料構成則である。具体的には、材料構成則は、材料への繰返しの応力の負荷により、応力ひずみ特性が変化する規則、具体的には、材料への繰返しの応力の負荷の回数によって、応力ひずみ履歴が増減する特性である。

解析装置４２は、材料構成則を設定したら、試験体の解析モデルを用いてシミュレーションを実行する（ステップＳ１６）。シミュレーションは、有限要素法（ＦＥＭ）を用いた解析である。したがってモデルも有限要素法のモデルである。シミュレーションは、試験体の解析モデルに弾性領域を超える繰り返し荷重が作用した場合に試験体に生じるひずみを解析する。

解析装置４２は、シミュレーションを実行したら、試験結果を取得する（ステップＳ１８）。試験結果は、試験装置４４で解析モデルの元となった試験体を用いて実行した試験の結果である。解析装置４２は、繰り返し処理で、試験結果を取得済みの場合、ステップＳ１８の処理を実行しなくてもよい。

解析装置４２は、試験結果を取得したら、収束条件を満たすかを判定する（ステップＳ２０）。具体的には、シミュレーションの結果と、試験結果とを比較し、シミュレーションの結果と、試験結果との関係が予め設定されている収束条件を満たすかを判定する。

例えば、本実施形態は繰り返し荷重を付加するため、試験結果及びシミュレーション結果は、ともに繰り返し荷重を作用させて生じる応力とひずみのヒステリシスループを導き出せる。ここで、ヒステリシスループは、材料構成則を用いているため、繰り返し荷重の繰り返し回数に応じて、応力とひずみの関係が変化する。解析装置４２は、図１０に示すように、試験結果のヒステリシスループ１４０と、シミュレーションのヒステリシスループ１４２と、を比較する。この場合、繰り返し荷重の繰り返し回数ごとに試験結果のヒステリシスループと、試験体の解析モデルのシミュレーションのヒステリシスループと、の差が設定した範囲内であるかを収束条件に設定することができる。ここで、解析装置４２は、ヒステリシスループのひずみが最も大きくなる位置１４４での応力値で比較を行うことが好ましい。ヒステリシスループのひずみが最も大きくなる位置つまりピークを比較することで、比較を簡単に行うことができる。

また、試験結果及びシミュレーション結果は、繰り返し荷重の繰り返し回数ごとの降伏応力の値を含む。降伏応力は、図１１に示すように、応力とひずみの関係に基づいて算出することができる。ここで、材料構成則を用いているため、図１２に示すように、繰り返し荷重の繰り返し回数に応じて、降伏応力の値が変化する。解析装置４２は、繰り返し荷重の繰り返し回数ごとに試験結果の降伏応力と、試験体の解析モデルのシミュレーションの降伏応力と、の差が設定した範囲内であるかを収束条件に含めることができる。

また、試験結果及びシミュレーション結果は、図１３及び図１４に示すように、繰り返し荷重の繰り返し回数ごとの各方向のひずみ量の値を含む。ひずみの方向は、試験体の亀裂が生じる方向を基準に設定してもよいし、凸部の方向と荷重をかける方向とに基づいて設定してもよい。ひずみの量は、繰り返し荷重の繰り返し回数ごとに変化する。解析装置４２は、繰り返し荷重の繰り返し回数ごとに試験結果のひずみ範囲と、試験体の解析モデルのシミュレーションのひずみ範囲と、の差が設定した範囲内であるかを収束条件に含めることができる。

解析装置４２は、収束条件を満たさない（ステップＳ２０でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ１２に戻り、解析モデル及び材料構成則の少なくとも一方を変化させ、再び、ステップＳ１２からステップＳ２０の処理を行う。

解析装置４２は、収束条件を満たす（ステップＳ２０でＹｅｓ）と判定した場合、解析対象のモデルを用いて、シミュレーションを実行する（ステップＳ２２）。解析装置４２は、収束条件を満たしたシミュレーションの条件に基づいて、解析対象物のモデルを作成し、材料構成則を含む各種条件を設定する。ここで、材料構成則は、試験体モデルと同材料で実施した繰返し疲労試験結果より応力ひずみ履歴が合うよう、解析対象物の解析にも適用する。解析装置４２は、設定した条件に基づいて、解析対象物のシミュレーションを実行する。解析対象物のシミュレーションも、繰り返し荷重、具体的には、降伏応力点を超える繰り返し荷重が作用した場合に解析対象物に生じるひずみを解析する。

解析装置４２は、シミュレーションを実行したら、解析結果を評価する（ステップＳ２４）。解析結果に基づいて、解析対象物の疲労損傷を評価する。

解析装置４２は、試験体の試験の結果とシミュレーションの結果に基づいて、対象物質の材料構成則を同定し、同定した材料構成則を用いて、解析対象物のシミュレーションを行うことで、非線形弾性解析を高い精度で実行することができる。つまり、試験体を用いて試験結果との比較を行うことで、解析による材料構成則の妥当性を高くした状態で解析対象物１０の解析を行うことができる。これにより、繰り返し荷重が付加された場合の解析対象物の変化を解析することができ、解析対象物の疲労損傷を高い精度で評価することができる。

また、構造物評価システム４０は、凹部に凸部が挿入された解析対象物の凸部の基端１１８をひずみの解析対象とし、基端１１８のひずみを計測することで、基端１１８の疲労損傷を評価することができる。

本実施形態の構造物評価システム４０は、試験装置４４以外の試験装置で繰り返し荷重により生じる試験体の機械的負荷を計測してもよい。

ここで、本実施形態の構造物評価システム４０は、試験装置４４で試験体の試験を行うことで、より高い精度で、試験体の凸部に直交する方向の繰り返し荷重により生じる試験体の機械的負荷を計測することができる。試験装置４４は、任意の回数の繰返し、荷重または変位を試験体に作用させ、評価部位のき裂の発生状況を非破壊検査、レプリカ法などの転写方法で確認させることで、凹部と凸部が組み合わされたキー型構造物の疲労損傷や疲労寿命を直接評価することも可能となる。

試験装置４４は、第１反力冶具９２と第２反力冶具９８との距離を調整可能とすることで、任意のせん断応力と曲げ応力の比率での試験が可能となる。ここで、試験体の基端の構造は、解析対象物の基端と同じ大きさとすることが好ましい。

なお、本実施形態の試験装置４４は、繰り返し荷重の試験以外の試験にも用いることができる。具体的には、試験体６４のように凹部に凸部が挿入された構造物の凸部の突出方向に直交する方向に機械的な負荷を作用させ、構造物の特性を検出する各種試験に用いることができる。例えば、試験装置４４は、試験体６４の破断試験を行うこともできる。

以下、本実施形態の試験装置４４の他の例について説明する。図１５は、試験装置の他の例を示す概略構成図である。図１６は、試験装置の他の例における試験体の周辺部を拡大して示す概略構成図である。図１７は、試験装置の他の例における試験体の周辺部を拡大して示す概略構成図（図１６におけるＨ−Ｈ断面図）である。図１８は、図１６におけるＡ−Ａ断面拡大図である。図１９は、図１６におけるＢ−Ｂ断面拡大図である。

試験体６４の実際の使用環境が室温である場合は、室温環境下で上述したように破断試験を行うことで疲労損傷を高い精度で評価することができる。一方、試験体６４の実際の使用環境が高温環境（例えば、３００℃から３５０℃）である場合は、当該高温環境下にて破断試験を行うことが望ましい。ただし、試験装置４４全体を高温環境下にすると、設備が大がかりになるため、図１５に示すように、試験体６４を含み、第１支持部材７０、第２支持部材７２、および負荷計測部８２を局所的に高温環境下とする。しかし、高温環境下において、温度の変化（線膨張）により各冶具に変形が生じると、第１支持部材７０の第１固定治具９０と第２反力冶具９８とのボルト締結部の締結力低下や、試験体６４である第１部材１００および第２部材１０２の固定位置と荷重線（試験時に機械的負荷を作用させる軸方向）とのずれが生じ、これらにより繰り返し荷重が均等に加わらなくなり疲労損傷の評価の精度が低下するおそれがある。

このため、本実施形態では、以下に説明するような工夫を講じている。なお、以下の説明において、上述した試験装置４４と同等部分には同一の符号を付して説明を省略する。

試験装置４４は、上述した構成に加えて、図１６および図１７に示すように、加熱槽１５０と、締結機構１５２と、可動支持部１５４と、変位計測部１５６と、を有する。

加熱槽１５０は、試験体６４を含み、第１支持部材７０、第２支持部材７２、および負荷計測部８２を局所的に高温環境下とするためのものである。加熱槽１５０は、第１部材１００および第２部材１０２を含み第１支持部材７０および第２支持部材７２を耐熱性の断熱材で囲み、その内部を加熱する。加熱槽１５０は、例えば、恒温槽や電気炉を適用することができる。加熱槽１５０は、窓部１５０Ａを有している。窓部１５０Ａは、図１６に示すように、締結機構１５２や変位計測部１５６や配線類（図示せず）を内部から外部に引き出すための開口穴として形成されている。また、窓部１５０Ａは、図１７に示すように、開口部が耐火ガラス１５０Ｂにより閉じられた確認窓として形成されている。なお、窓部１５０Ａは、開口部が耐火ガラス１５０Ｂに限らずガラスや樹脂などの透明材により閉じられていてもよく、または開口部が何にも閉じられず開口したままとされていてもよい。

締結機構１５２は、締結部１５２Ａと、締結力計測部１５２Ｂと、締結力調整部１５２Ｃと、を有する。

締結部１５２Ａは、第１部材１００および第２部材１０２を凸部１１４の突出方向（図１６および図１７に示す矢印３６方向）で挟むように土台７４側に固定される固定側である第１支持部材７０の第１固定治具９０に対し駆動部７８により負荷が加えられる側に設けられる第２支持部材７２の第２反力冶具９８を締結するものである。具体的に、締結部１５２Ａは、凸部１１４の突出方向に延在する雄ネジ部材１５２Ａａを主としている。雄ネジ部材１５２Ａａは、第２反力冶具９８に凸部１１４の突出方向で貫通されている。雄ネジ部材１５２Ａａは、先端側が、第１固定治具９０において第１部材１００が固定されている面に形成された雌ネジ穴１５２Ａｂに螺合されて固定されている。雄ネジ部材１５２Ａａは、第１固定治具９０の雌ネジ穴１５２Ａｂに螺合される先端側に、第１固定治具９０において第１部材１００が固定されている面に当接する当接部材１５２Ａｃが設けられている。雄ネジ部材１５２Ａａは、先端側が雌ネジ穴１５２Ａｂに螺合され、当接部材１５２Ａｃが第１固定治具９０に当接することで第１固定治具９０に固定される。なお、当接部材１５２Ａｃは、第２固定冶具９６を置いて第２反力冶具９８に当接しない長さ（図１６および図１７に示す矢印３６方向）に形成されている。また、雄ネジ部材１５２Ａａは、第２反力冶具９８に凸部１１４の突出方向で貫通された基端側が、筒部材１５２Ａｄに挿通され、かつ筒部材１５２Ａｄと共に窓部１５０Ａを通して加熱槽１５０の外部に至り延在して設けられている。筒部材１５２Ａｄは、加熱槽１５０の内部側の端部が第２反力冶具９８に当接する。筒部材１５２Ａｄは、加熱槽１５０の外部側に延在した端部に締結力計測部１５２Ｂが設けられて、当該締結力計測部１５２Ｂに当接する。また、雄ネジ部材１５２Ａａは、第２反力冶具９８に凸部１１４の突出方向で貫通された基端側が、筒部材１５２Ａｄよりも長く突出し、かつ締結力計測部１５２Ｂに貫通してさらに延在し、ナット１５２Ａｅが螺着される。従って、締結部１５２Ａは、ナット１５２Ａｅを雄ネジ部材１５２Ａａに対して締め付けることで、締結力計測部１５２Ｂおよび筒部材１５２Ａｄを介在しつつ第２反力冶具９８を第２固定冶具９６側に押圧する。このため、第２固定冶具９６は、第１固定治具９０に押し付けられ、第２固定冶具９６と第１固定治具９０との間で第２部材１０２と第１部材１００とを凹部１２４に凸部１１４が挿入される方向に相対的に移動させる。一方、締結部１５２Ａは、ナット１５２Ａｅを雄ネジ部材１５２Ａａに対して緩めることで、締結力計測部１５２Ｂおよび筒部材１５２Ａｄを第２反力冶具９８から離れさせる。このため、第２固定冶具９６は、第１固定治具９０への押し付け力が弱まり、第２固定冶具９６と第１固定治具９０との間で第２部材１０２と第１部材１００とを凹部１２４から凸部１１４が抜ける方向に相対的に移動可能とする。

締結力計測部１５２Ｂは、例えば、ロードセルからなり、上述したように締結部１５２Ａにおいて雄ネジ部材１５２Ａａが貫通して筒部材１５２Ａｄとナット１５２Ａｅとの間に設けられている。従って、締結力計測部１５２Ｂは、筒部材１５２Ａｄを介して第２固定冶具９６と第１固定治具９０との間で第２部材１０２と第１部材１００とを挟む締結力を計測することができる。

締結力調整部１５２Ｃは、例えば、ステッピングモータからなり、締結部１５２Ａのナット１５２Ａｅを保持して当該ナット１５２Ａｅを回転させる。従って、締結力調整部１５２Ｃは、ナット１５２Ａｅを雄ネジ部材１５２Ａａに対して締め付けたり緩めたりするように回転させることで筒部材１５２Ａｄを介して第２固定冶具９６と第１固定治具９０との間で第２部材１０２と第１部材１００とを挟む締結力を調整することができる。

締結機構１５２は、締結部１５２Ａと、締結力計測部１５２Ｂと、締結力調整部１５２Ｃと、一体に有しており、この締結機構１５２が第１部材１００の凸部１１４と第２部材１０２の凹部１２４とが嵌め合う位置の上下位置となる少なくとも鉛直方向の２箇所（本実施形態では鉛直方向および水平方向に２箇所ずつの計４箇所）に配置されている。これにより、第１部材１００の凸部１１４と第２部材１０２の凹部１２４とが嵌め合う位置の上下位置において、第１部材１００と第２部材１０２とを挟むように締結し、その締結力を計測し、その締結力を調整する。

可動支持部１５４は、第１支持部材７０と第２支持部材７２との少なくとも一方を凸部１１４の突出方向（図１６および図１７に示す矢印３６方向）に移動可能に支持するものである。

可動支持部１５４は、第２支持部材７２を凸部１１４の突出方向に移動可能に支持する場合、駆動部７８と、駆動部７８により負荷が加えられる側に設けられる第２支持部材７２との間に設けられる。具体的に、図１６および図１８に示すように、駆動部７８側と第２支持部材７２側との間に、相互を接続する接続フランジ１６０が設けられている。接続フランジ１６０は、鉛直方向の上の駆動部側フランジ１６０Ａと、鉛直方向の下の第２支持部材側フランジ１６０Ｂとで構成され、駆動部側フランジ１６０Ａの下面と第２支持部材側フランジ１６０Ｂの上面とが合わさって互いに接続される。駆動部側フランジ１６０Ａ側に駆動部７８が固定され、第２支持部材側フランジ１６０Ｂ側に第２支持部材７２の第２固定冶具９６が固定される。可動支持部１５４は、この接続フランジ１６０に設けられ、図１８に示すように、駆動部側フランジ１６０Ａの下面に突出して設けられたキー１５４ａと、第２支持部材側フランジ１６０Ｂの上面に窪んで設けられたキー溝１５４ｂとで構成される。キー１５４ａおよびキー溝１５４ｂは、凸部１１４の突出方向（図１６および図１７に示す矢印３６方向）において延在して設けられて同方向にスライド移動することで互いに嵌め合わさり、その他の方向には移動が規制されて嵌め合い状態を維持する。従って、可動支持部１５４は、第２支持部材７２を凸部１１４の突出方向に移動可能に支持する。

一方、可動支持部１５４は、第１支持部材７０を凸部１１４の突出方向に移動可能に支持する場合、固定部である土台７４と、土台７４側に固定される固定側である第１支持部材７０との間に設けられる。具体的に、図１６および図１９に示すように、第１支持部材７０を土台７４に固定する支持部９４は、鉛直方向の上の第１支持部材側支持部９４Ａと、鉛直方向の下の土台側支持部９４Ｂとで構成され、第１支持部材側支持部９４Ａの下面と土台側支持部９４Ｂの上面とが合わさって互いに接続される。第１支持部材側支持部９４Ａ側に第１支持部材７０が固定され、土台側支持部９４Ｂ側が土台７４に固定される。可動支持部１５４は、この支持部９４に設けられ、図１９に示すように、第１支持部材側支持部９４Ａの下面に突出して設けられたキー１５４ａと、土台側支持部９４Ｂの上面に窪んで設けられたキー溝１５４ｂとで構成される。キー１５４ａおよびキー溝１５４ｂは、凸部１１４の突出方向（図１６および図１７に示す矢印３６方向）において延在して設けられて同方向にスライド移動することで互いに嵌め合わさり、その他の方向には移動が規制されて嵌め合い状態を維持する。従って、可動支持部１５４は、第１支持部材７０を凸部１１４の突出方向に移動可能に支持する。

可動支持部１５４は、少なくとも第２支持部を凸部１１４の突出方向に移動可能に支持するものが設けられていればよい。

変位計測部１５６は、第１支持部材７０の凸部１１４の突出方向への変位を計測する第１変位計測部１５６Ａと、第２支持部材７２の凸部１１４の突出方向への変位を計測する第２変位計測部１５６Ｂと、を有する。第１変位計測部１５６Ａは、第１支持部材７０に接続されて窓部１５０Ａを通して加熱槽１５０の外部に至り延在して設けられた一対の歪みセンサを有し、この歪みセンサにより第１支持部材７０の凸部１１４の突出方向への変位が計測される。歪みセンサは、例えば、耐熱性の石英ガラスなどからなる。第２変位計測部１５６Ｂは、第２支持部材７２に接続されて窓部１５０Ａを通して加熱槽１５０の外部に至り延在して設けられた一対の歪みセンサを有し、この歪みセンサにより第２支持部材７２の凸部１１４の突出方向への変位が計測される。歪みセンサは、例えば、耐熱性の石英ガラスなどからなる。

そして、上述した構成の試験装置４４では、図１５に示すように、締結機構１５２において、締結力計測部１５２Ｂの計測結果（計測信号）が制御装置６３に出力される。制御装置６３では、締結力計測部１５２Ｂの計測結果に基づいて締結力調整部１５２Ｃの動作を制御する。具体的に、加熱槽１５０により加熱された高温環境下において、第１支持部材７０および第２支持部材７２の各冶具に変形が生じた場合、この変形により締結部１５２Ａの締結力に変化が生じる。制御装置６３は、この締結力の変化を締結力計測部１５２Ｂによる計測結果として入力する。そして、制御装置６３は、第１部材１００の凸部１１４と第２部材１０２の凹部１２４との嵌め合いが上述した評価試験に影響がない状態とするように、締結力調整部１５２Ｃの動作を制御して締結力を調整する。

さらに、上述した構成の試験装置４４では、図１５に示すように、変位計測部１５６により計測された計測結果（計測信号）が制御装置６３に出力される。本実施形態では、変位計測部１５６の計測結果に基づき、可動支持部１５４を可動させる。可動支持部１５４の可動は、オペレータが行うか、アクチュエータ（図示せず）を制御装置６３が制御することにより行う。この結果、第１支持部材７０の凸部１１４の突出方向への変位や、第２支持部材７２の凸部１１４の突出方向への変位がキャンセルされ、駆動部７８の作動によって、第２支持部材７２を案内棒７６に沿って鉛直方向に移動させることが可能になる。即ち、試験装置４４では、駆動部（負荷機構）７８の作動によって第２支持部材７２を案内棒７６に沿って鉛直方向に移動させることで第１部材１００および第２部材１０２に対して鉛直方向（負荷方向）に負荷を加えるが、上述した締結力の調整に伴い、駆動部７８の作動により第１部材１００および第２部材１０２に加わる負荷方向が鉛直方向に対して傾いてしまう。このため、本実施形態の試験装置４４では、締結力の調整に基づいて第１支持部材７０と第２支持部材７２との少なくとも一方を凸部１１４の突出方向に移動させることで、駆動部７８の作動により第１部材１００および第２部材１０２に加わる負荷方向が鉛直方向に補正される。なお、可動支持部１５４は、第１支持部材７０の凸部１１４の突出方向への変位や、第２支持部材７２の凸部１１４の突出方向への変位に追従して滑り可動する構成であってもよい。

また、本実施形態の試験装置４４は、図１６および図１７に示すように、第１支持部材７０において、第１部材１００が固定される第１固定治具９０に保持部１５８が設けられている。保持部１５８は、第１固定治具９０に第１部材１００まで貫通して設けられたボルト穴に第１固定治具９０の外部から螺込まれるボルトである。そして、保持部１５８は、螺込んだ状態で第１部材１００に当接することで第１部材１００を保持する。このため、加熱槽１５０により加熱された高温環境下において、第１支持部材７０および第２支持部材７２の各冶具に変形が生じた場合であっても、第１部材１００の位置を保持することができる。保持部１５８は、１箇所であってもよいが、複数箇所に設けることで保持力を増すことができる。

図２０は、試験方法の一例を示すフローチャートである。図２０に示すように、本実施形態の試験方法は、試験装置４４を設置する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２では、試験装置４４において第１部材１００および第２部材１０２を設置すると共に、加熱槽１５０を設置する。この試験装置４４の設置後において、駆動部７８により一定負荷を加えて負荷荷重を計測することで、第１支持部材７０と第２支持部材７２との間に摩擦による負荷損失が生じていないかを確認し、損失が生じている場合は締結部１５２Ａにおける締結力を締結力調整部１５２Ｃにより調整する。次に、加熱を行う（ステップＳ２４）。ステップＳ２４では、加熱槽１５０の内部を加熱する。次に、調整を行う（ステップＳ２６）。ステップＳ２６では、加熱による各冶具の変形に応じて締結部１５２Ａにおける締結力を締結力調整部１５２Ｃにより調整しつつ、可動支持部１５４により第１支持部材７０と第２支持部材７２との少なくとも一方を凸部１１４の突出方向に移動させて駆動部７８における負荷方向の傾きを補正する。次に、評価を行う（ステップＳ２８）。ステップＳ２８では、上述した疲労評価方法を実行する。従って、この試験方法によれば、高温環境下の試験結果の精度を向上し、疲労損傷を高い精度で評価することができる。

１０ 解析対象物
１２ 第１構造物
１４ 第２構造物
１６ 第１部材
１８ 第２部材
２２ 支持金物
２４ 凸部
２６ 挿入部
３２ 支持金物
３４ 凹部
４０ 構造物評価システム
４２ 解析装置（疲労評価装置）
４４ 試験装置
５０ 演算部
５２ 記憶部
５４ 入力部
５６ 表示部
６２ 試験装置本体
６３ 制御装置
６４ 試験体
７０ 第１支持部材
７２ 第２支持部材
７４ 土台
７６ 案内棒
７８ 駆動部
８０ ロードセル
８２ 負荷計測部
８４ａ、８４ｂ、８４ｃ 計測点
９０ 第１固定治具
９２ 第１反力冶具
９６ 第２固定治具
９８ 第２反力冶具
１００ 第１部材
１０２ 第２部材
１１４ 凸部
１２４ 凹部
１５０ 加熱槽
１５２ 締結機構
１５２Ａ 締結部
１５２Ｂ 締結力計測部
１５２Ｃ 締結力調整部
１５４ 可動支持部
１５６Ａ 第１変位計測部
１５６Ｂ 第２変位計測部

Claims (16)

1. 試験体の解析モデルを作成するステップと、
   前記解析モデルの各部材に対して材料構成則を設定するステップと、
   前記材料構成則を設定した前記解析モデルに対して繰り返し荷重を作用させたシミュレーションを実行するステップと、
   試験体の試験結果を取得するステップと、
   前記試験体の試験結果とシミュレーションの結果とを比較し、収束条件を満たすか判定し、前記収束条件を満たさない場合、前記解析モデルを作成するステップまたは前記材料構成則を設定するステップに戻し、シミュレーションの条件を調整させ、前記収束条件を満たす場合、シミュレーションの条件を確定するステップと、
   確定したシミュレーションの条件を用いて、解析対象のモデルを作成し、繰り返し荷重を作用させたシミュレーションを実行し、解析対象の疲労損傷を評価するステップと、を有することを特徴とする疲労評価方法。
2. 前記試験結果は、繰り返し荷重を作用させて生じる応力とひずみのヒステリシスループを含み、
   前記ヒステリシスループは、繰り返し荷重の繰り返し回数に応じて、応力とひずみの関係が変化し、
   前記収束条件は、繰り返し荷重の繰り返し回数ごとに前記試験結果のヒステリシスループと、試験体の解析モデルのシミュレーションのヒステリシスループと、の差が設定した範囲内であるかを含むことを特徴とする請求項１に記載の疲労評価方法。
3. 前記収束条件は、ヒステリシスループのひずみが最も大きくなる位置での応力値で比較を行うことを特徴とする請求項２に記載の疲労評価方法。
4. 前記試験結果は、繰り返し荷重の繰り返し回数ごとの降伏応力の値を含み、
   前記収束条件は、繰り返し荷重の繰り返し回数ごとに前記試験結果の降伏応力と、試験体の解析モデルのシミュレーションの降伏応力と、の差が設定した範囲内であるか含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の疲労評価方法。
5. 前記試験体は、凸部が設けられた第１部材と前記凸部が挿入された凹部を有する第２部材とを有する構造物であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の疲労評価方法。
6. 前記試験結果は、前記第１部材に固定された第１支持部材と、前記第２部材に固定された第２支持部材と、前記第１支持部材と前記第２支持部材との一方を固定し、他方に前記凸部の突出方向と直交する方向に負荷を加える負荷機構と、前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方の機械的負荷を検出する負荷検出装置と、を有する試験装置を用い、前記負荷機構により前記凸部の突出方向と直交する方向に負荷の方向を所定時間で反転させる繰り返し荷重で加え、前記負荷検出装置で計測した結果であることを特徴とする請求項５に記載の疲労評価方法。
7. 凸部が設けられた第１部材と前記凸部が挿入された凹部を有する第２部材に生じる機械的負荷を計測する試験装置であって、
   前記第１部材に固定された第１支持部材と、
   前記第２部材に固定された第２支持部材と、
   前記第１支持部材と前記第２支持部材との一方を固定し、他方に前記凸部の突出方向と直交する方向に負荷を加える負荷機構と、
   前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方の機械的負荷を検出する負荷検出装置と、を有することを特徴とする試験装置。
8. 前記負荷機構は、前記凸部の突出方向と直交する方向に負荷の方向を所定時間で反転させる繰り返し荷重で加えることを特徴とする請求項７に記載の試験装置。
9. 前記負荷検出装置は、前記凸部の基端のひずみを計測することを特徴とする請求項７または８に記載の試験装置。
10. 前記第１支持部材は、前記凸部の突出方向への前記第１部材の移動を規制する第１反力冶具を備え、
    前記第２支持部材は、前記凸部の突出方向への前記第２部材の移動を規制する第２反力冶具を備えることを特徴とする請求項７から９のいずれか一項に記載の試験装置。
11. 前記第１部材および前記第２部材を含み前記第１支持部材および前記第２支持部材を囲む内部を加熱する加熱槽と、
    前記第１部材および前記第２部材を前記凸部の突出方向で挟むように前記第１支持部材と前記第２支持部材との一方に前記第１支持部材と前記第２支持部材との他方における前記反力冶具を締結する締結部、前記締結部における締結力を計測する締結力計測部、および前記締結部における締結力を調整する締結力調整部を有する締結機構と、
    前記第１支持部と前記第２支持部との少なくとも一方を前記凸部の突出方向に移動可能に支持する可動支持部と、
    を備えることを特徴とする請求項１０に記載の試験装置。
12. 前記可動支持部は、前記第１支持部材と前記第２支持部材との他方と、前記負荷機構との間に設けられることを特徴とする請求項１１に記載の試験装置。
13. 前記可動支持部は、前記第１支持部材と前記第２支持部材との一方と、これを固定する固定部との間に設けられることを特徴とする請求項１１に記載の試験装置。
14. 前記第１支持部材の前記凸部の突出方向への変位を計測する第１変位計測部と、
    前記第２支持部材の前記凸部の突出方向への変位を計測する第２変位計測部と、
    を備えることを特徴とする請求項１０から１３のいずれか一項に記載の試験装置。
15. 前記第１支持部材に設けられて前記凸部を保持する保持部を備えることを特徴とする請求項１０から１４のいずれか一項に記載の試験装置。
16. 請求項１１から１５のいずれか一項に記載の試験装置において前記第１部材および前記第２部材を設置するステップと、
    次に、前記加熱槽の内部を加熱するステップと、
    次に、加熱による変形に応じて前記締結部における締結力を前記締結機構により調整しつつ、前記可動支持部により前記第１支持部材と前記第２支持部材との少なくとも一方を前記凸部の突出方向に移動させて前記負荷機構における負荷方向の傾きを補正するステップと、
    次に、請求項１から６のいずれか一項に記載の疲労評価方法を実行するステップと、
    を含むことを特徴とする試験方法。

Images