JP2019113345A - 寿命評価装置及び寿命評価方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、図11に強度データの一例としてクリープ破断寿命データを示す。図11において、横軸は破断時間(対数)、縦軸は応力(対数)であり、温度が低いほど同じ応力に対する破断時間が長くなる特性を示している。
図1は、本発明の一実施形態に係る寿命評価装置1のハードウェア構成を示した図である。図1に示すように、寿命評価装置1は、例えば、CPU11、CPU11が実行するプログラム等を記憶するためのROM(Read Only Memory)12、各プログラム実行時のワーク領域として機能するRAM(Random Access Memory)13、大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ(HDD)14、キーボードやマウス等からなる入力部15、液晶表示装置等からなる表示部16、ネットワークに接続するための通信インターフェース17、及び外部記憶装置18が装着されるアクセス部19等を備えている。これら各部は、バス20を介して接続されている。
検査関連データは、破壊/非破壊検査等に関するデータであり、例えば、材料損傷のマスターカーブが挙げられる。材料損傷のマスターカーブの一例として、ボイド個数密度とクリープ損傷の関係式、粒内方位差と疲労損傷度の関係式等が挙げられる。なお、これら情報は関係式として格納されていてもよいし、マップ情報として格納されていてもよい。
ここで、例えば、累積損傷度Di_sumが累積損傷度Di_insよりも小さい場合には、寿命評価に用いた標準強度データが実際の強度よりも高いと考えられるので、パーセンタイルを小さな値に変更するとよい。一方、累積損傷度Di_sumが累積損傷度Di_insよりも大きい場合には、寿命評価に用いた標準強度データが実際の強度よりも低いと考えられるので、パーセンタイルを50%よりも大きな値に変更するとよい。
この結果、図6に示すように、各評価部位A1〜Akについて各パーセンタイルが決定される。
なお、上述した固有強度データの求め方については、上述の方法に限定されず、例えば、統計的演算手法等の公知の演算技術を適宜適用することが可能である。
例えば、評価部位A1〜Akのパーセンタイルが正規分布に従うと仮定したとき、例えば図8に示すような等価強度データが得られる。
ここで、第1寿命評価部32によって累積損傷度Di_insが算出されている評価部位A1〜Akについては、各評価部位A1〜Akに対応する固有強度データが得られている。したがって、評価部位A1〜Akについては、今回の検査時点における累積損傷度Di_ins、それぞれの固有強度データ、及び次回の検査時点までの運転条件を用いて、次回の検査時点における累積損傷度を演算する。
図9は、上記破損確率PoFを等価強度データ上に示した図である。
このようにして、次回検査時の破損確率を演算することにより、現時点で交換しなければならない部材を定量的に評価することができる。
まず、ステップSA1において、今回の検査において寿命評価を実施する複数の評価部位(例えば、図4のA1〜An)が設定される。続いて、ステップSA2において、ステップSA1で設定された複数の評価部位A1〜Anのうち、指定された一部の評価部位A1〜Akについて検査データに基づく寿命評価が行われる。例えば、一部の評価部位A1〜Akに対して非破壊検査が行われ、その検査データに基づいて寿命評価が行われる。これにより、一部の評価部位A1〜Akに対して累積損傷度Di_ins(図6参照)が第1寿命評価結果として算出される。
ステップSA4では、等価強度データの作成が行われる。具体的には、ステップSA3で得られた各評価部位の累積損傷度Di_sumが累積損傷度Di_insと一致するようなパーセンタイルの同定を行い、得られたパーセンタイルから等価強度データを作成する。
ステップSA5では、残りの評価部位Ak+1〜Anについて、ステップSA4で作成した等価強度データを用いて解析的寿命評価が行われる。
ステップSA6では、破損確率PoFの評価が行われる。具体的には、一部の評価部位A1〜Akについては、同定によって得たパーセンタイルから取得される固有強度データを用いて破損確率PoFが演算され、残りの評価部位Ak+1〜Anについては、ステップSA5で作成した等価強度データを用いて破損確率PoFが算出される。
また、上記実施形態で説明した情報提示処理の流れも一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。
また、実機検査データを取得する評価部位を選定する場合において、部品交換を行ってから間もない部位については、クリープが発生していたとしても微小なことが多く、実機検査データに基づく寿命評価の精度が低い傾向にある。したがって、実機検査データを取得する評価部位、すなわち、上記実施形態における評価部位A1〜Akについては、使用期間がある程度経過している部位、例えば、使用期間が予め設定された期間以上の部位を設定するとよい。このように、使用期間がある程度長い部位を実機検査の評価部位として選定することで、試用期間が短い部位については等価強度データを用いた解析的寿命評価を行うこととなる。これにより、実機検査データに基づく寿命評価よりも高い精度で寿命評価を行うことが可能となる。
例えば、破損確率評価部35によって算出された破損確率(PoF)に加えて、検査工事費用(PMC:Preventive Maintenance Cost)や故障時の事故対応費用(CMC:Corrective Maintenance Cost)を用いることにより、以下の(4)式から総工事費用TCを定量的に評価することができる。
31 記憶部
32 第1寿命評価部
33 第2寿命評価部
34 等価強度データ作成部
35 破損確率評価部
A1〜An 評価部位
Claims (5)
- 対象部材の複数の評価部位の実機検査データを用いて寿命評価を行い、第1寿命評価結果を得る第1寿命評価部と、
前記対象部材の標準材料強度データを用いて、複数の前記評価部位について解析的寿命評価を行い、第2寿命評価結果を得る第2寿命評価部と、
前記評価部位毎に、前記第1寿命評価結果との差分が所定の許容範囲内となるような前記第2寿命評価結果が得られる強度データを固有強度データとして演算し、演算した各前記評価部位の固有強度データを用いて、前記対象部材の等価強度データを作成する等価強度データ作成部と、
を有し、
前記標準材料強度データは、前記対象部材とは異なるメーカにより製造された試験体または異なる特徴形状を有する試験体に基づいて取得されたデータを統計的に処理して得られたばらつきを含む強度データであり、
前記第2寿命評価部は、前記等価強度データ作成部によって作成された前記等価強度データを用いて前記対象部材の未評価部位について解析的寿命評価を行う寿命評価装置。 - 前記等価強度データ作成部は、前記標準材料強度データと該標準材料強度データの元データのばらつきを示す分布の情報を有しており、前記分布のパーセンタイルを走査することにより、前記第1寿命評価結果との差分が前記許容範囲内となる前記第2寿命評価結果が得られるようなパーセンタイルを同定し、前記固有強度データを得る請求項1に記載の寿命評価装置。
- 前記等価強度データ作成部は、各前記評価部位の固有強度データを統計的に処理することにより前記等価強度データを作成する請求項2に記載の寿命評価装置。
- 前記等価強度データを用いて次回検査時までの損傷確率を評価する損傷確率評価部を備える請求項1から3のいずれかに記載の寿命評価装置。
- 対象部材の複数の評価部位の実機検査データを用いて寿命評価を行い、第1寿命評価結果を得る工程と、
前記対象部材の標準材料強度データを用いて、複数の前記評価部位について解析的寿命評価を行い、第2寿命評価結果を得る工程と、
前記評価部位毎に、前記第1寿命評価結果との差分が所定の許容範囲内となるような前記第2寿命評価結果が得られる強度データを固有強度データとして演算する工程と、
演算した各前記評価部位の固有強度データを用いて、前記対象部材の等価強度データを作成する工程と、
前記等価強度データを用いて前記対象部材の未評価部位について解析的寿命評価を行う工程と
を有し、
前記標準材料強度データは、異なるメーカにより製造された試験体または異なる特徴形状を有する試験体に基づいて取得されたデータを統計的に処理して得られたばらつきを含む強度データである寿命評価方法。
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