JP2020115153A - Crack diagnosis method and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、き裂診断対象のき裂に関する診断を行うき裂診断方法および装置に関するものである。 The present invention relates to a crack diagnosing method and apparatus for diagnosing a crack to be crack-diagnosed.
橋梁、鉄塔、建築物、船体、車体、航空機の機体、クレーンやその他の運搬装置の骨組のような構造物は、主に金属製の構造部材で形成されている。 Structures such as bridges, steel towers, buildings, hulls, car bodies, airframes of aircraft, and frames of cranes and other transportation devices are mainly formed of metal structural members.
この種の構造部材は、複数の部材の接合によって形成されることが多く、この部材同士の接合は、その多くが溶接により行われている。 This type of structural member is often formed by joining a plurality of members, and most of the joining of these members is performed by welding.
構造部材では、接合部などに疲労によるき裂が発生することがある。構造部材に発生したき裂が進展した場合は、構造部材の性能低下につながる可能性がある。更に、構造部材の性能低下は、構造物の構造の保持や機能の維持に影響する可能性がある。 In structural members, fatigue cracks may occur at joints and the like. When a crack generated in a structural member propagates, the performance of the structural member may be deteriorated. Further, the deterioration of the performance of the structural member may affect the retention of the structure and the maintenance of the function of the structure.
そこで、構造物では、き裂の発生の有無を診断できるようにすることが望まれている。 Therefore, it is desired to be able to diagnose the presence or absence of cracks in a structure.
従来、構造体のモニタリングシステムが提案されている。これは、構造体の損傷を検出するために、構造体に取り付けられた複数のセンサによる測定データの応答曲面と、前記構造体の健全時における測定データの応答曲面との間の同等性検定を行い、統計的に応答曲面の同等性が棄却されたときに前記構造体に異常が発生していると判定するものである。 Conventionally, a structure monitoring system has been proposed. This is an equivalence test between the response surface of the measurement data by a plurality of sensors attached to the structure and the response surface of the measurement data when the structure is healthy in order to detect damage to the structure. When the equivalence of the response surface is statistically rejected, it is determined that an abnormality has occurred in the structure.
更に、このモニタリングシステムについては、センサとしてひずみゲージを用いること、2つのひずみゲージ間の応答曲面を作成し、その応答曲面の同等性の有意差検定によりき裂の発生を判定することも提案されている(たとえば、特許文献1参照)。 Further, for this monitoring system, it is proposed to use a strain gauge as a sensor, create a response surface between two strain gauges, and judge the occurrence of cracks by a significant difference test of the equivalence of the response surfaces. (For example, see Patent Document 1).
ところが、特許文献1に示されたものでは、複数のひずみゲージを用いてき裂の発生を判定する考えは示されているが、その複数のひずみゲージの配置については、具体的に示されていない。また、特許文献1には、き裂の発生と、ひずみゲージの計測結果との関連も示されていない。 However, in Patent Document 1, although the idea of determining the occurrence of cracks using a plurality of strain gauges is shown, the arrangement of the plurality of strain gauges is not specifically shown. .. Further, Patent Document 1 does not show the relationship between the occurrence of cracks and the measurement result of the strain gauge.
そのため、特許文献1に示されたものでは、き裂の発生の判定について、精度を高めることは難しい。 Therefore, it is difficult to increase the accuracy of the determination of crack initiation with the technique disclosed in Patent Document 1.
そこで、本発明は、き裂診断対象におけるき裂の発生の有無を診断することができると共に、該診断の精度の向上化を図ることができるき裂診断方法および装置を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention is intended to provide a crack diagnosis method and apparatus capable of diagnosing the presence or absence of a crack in a crack diagnosis target and improving the accuracy of the diagnosis. is there.
本発明は、前記課題を解決するために、き裂診断対象における第1の領域に設置された第1のひずみセンサと、前記き裂診断対象における第2の領域に設置された第2のひずみセンサと、前記第1と第2の各ひずみセンサよりデータが入力される演算装置とを備え、前記第1の領域と前記第2の領域は、前記き裂診断対象に対応する構造で且つき裂がない状態の第1の解析モデルを用いた応力解析によるひずみ変化量の分布の結果と、前記き裂診断対象に対応する構造で且つき裂がある状態の第2の解析モデルを用いた応力解析によるひずみ変化量の分布の結果との比較により、前記各解析モデルにおけるひずみ変化量同士の相対的な変化割合が設定された値以上になるという条件を満たすように定められた2つの領域に対応する配置で、前記き裂診断対象に設定された2つの領域とされ、前記演算装置は、前記き裂診断対象にき裂が発生していない正常状態のときに、前記第1と第2の各ひずみセンサより入力されるデータを、正常データ群として蓄積する機能と、前記き裂診断対象のき裂診断時期に前記第1と第2の各ひずみセンサより入力されるデータを、診断データ群に設定する機能と、前記診断データ群について、前記正常データ群と統計処理により相対比較し、その比較結果を基に、前記き裂診断対象におけるき裂の発生の有無を判定する機能と、を備えるき裂診断装置とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a first strain sensor installed in a first region of a crack diagnosis target and a second strain sensor installed in a second region of the crack diagnosis target. A sensor and an arithmetic unit to which data is input from the first and second strain sensors are provided, and the first region and the second region have a structure corresponding to the crack diagnosis target. The result of distribution of strain change amount by the stress analysis using the first analysis model in the state without cracks, and the second analysis model in the state corresponding to the crack diagnosis target and in the state with cracks were used. Comparing with the result of the distribution of strain change amount by the stress analysis, two regions determined to satisfy the condition that the relative change ratio between the strain change amounts in each of the analysis models is equal to or more than a set value. In the arrangement corresponding to the above, there are two regions set as the crack diagnosis target, and the arithmetic unit is configured to operate in the first and the second areas when the crack diagnosis target is in a normal state in which no crack has occurred. The function of accumulating the data input from each of the strain sensors No. 2 as a normal data group and the data input from each of the first and second strain sensors at the time of the crack diagnosis of the crack diagnosis target are diagnosed. With a function to set in the data group, for the diagnostic data group, relative comparison with the normal data group by statistical processing, based on the comparison result, the function of determining the presence or absence of cracks in the crack diagnosis target and The crack diagnostic device is equipped with.
前記各解析モデルにおけるひずみ変化量同士の相対的な変化割合が設定された値以上になるという条件を満たすように定められた前記2つの領域は、いずれか一方の領域でのひずみ変化量がひずみの増加であり、他方の領域でのひずみ変化量がひずみの減少である構成としてある。 In the two regions defined so as to satisfy the condition that the relative change ratio between the strain change amounts in each of the analysis models is equal to or greater than the set value, the strain change amount in either one of the regions is strain. And the amount of strain change in the other region is a decrease in strain.
前記演算装置は、前記第1と第2の各ひずみセンサより入力されるデータについて、設定された荷重モードに対応する周波数成分は通過させる一方、それ以外の周波数成分はカットする機能を備えるフィルタ部を有する構成としてある。 The arithmetic unit is a filter unit having a function of passing the frequency components corresponding to the set load mode for the data input from the first and second strain sensors while cutting the other frequency components. It is configured to have.
き裂診断対象に、第1の領域と第2の領域を、前記き裂診断対象に対応する構造で且つき裂がない状態の第1の解析モデルを用いた応力解析によるひずみ変化量の分布の結果と、前記き裂診断対象に対応する構造で且つき裂がある状態の第2の解析モデルを用いた応力解析によるひずみ変化量の分布の結果との比較により、前記各解析モデルにおけるひずみ変化量同士の相対的な変化割合が設定された値以上になるという条件を満たすように定められた2つの領域に対応する配置で設定して、前記第1の領域に設置された第1のひずみセンサと、前記第2の領域に設置された第2のひずみセンサとを用意し、前記き裂診断対象にき裂が発生していない正常状態のときに、前記第1と第2の各ひずみセンサより入力されるデータを、正常データ群として蓄積する処理と、前記き裂診断対象のき裂診断時期に前記第1と第2の各ひずみセンサより入力されるデータを、診断データ群に設定する処理と、前記診断データ群について、前記正常データ群と統計処理により相対比較し、その比較結果を基に、前記き裂診断対象におけるき裂の発生の有無を判定する処理とを行うき裂診断方法とする。 Distribution of strain change amounts by stress analysis using a first analysis model in a crack-diagnostic target with a first region and a second region having a structure corresponding to the crack-diagnostic target and having no crack And the result of the distribution of strain change amount by the stress analysis using the second analytical model having the structure corresponding to the crack diagnosis target and having the crack, the strain in each analytical model is compared. The first area set in the first area is set by the arrangement corresponding to the two areas that are set so as to satisfy the condition that the relative change rate between the change amounts becomes equal to or more than the set value. A strain sensor and a second strain sensor installed in the second area are prepared, and when the crack diagnosis target is in a normal state in which no crack has occurred, each of the first and second strain sensors is prepared. A process of accumulating the data input from the strain sensor as a normal data group, and the data input from the first and second strain sensors at the crack diagnosis timing of the crack diagnosis target into the diagnosis data group. With respect to the processing to be set and the diagnosis data group, relative comparison is performed with the normal data group by statistical processing, and based on the comparison result, processing for determining the presence or absence of a crack in the crack diagnosis target is performed. Use the crack diagnosis method.
本発明のき裂診断方法および装置によれば、き裂診断対象におけるき裂の発生の有無の診断を行うことができると共に、該診断の精度の向上化を図ることができる。 According to the crack diagnosing method and apparatus of the present invention, it is possible to diagnose whether or not a crack has occurred in a crack diagnosing target and to improve the accuracy of the diagnosis.
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。 Embodiments for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1はき裂診断装置の第1実施形態を示す概要図である。図2は、図1のき裂診断装置におけるひずみセンサ(ひずみゲージ)の配置を説明するための図で、図2(a)(b)はそれぞれ応力解析用の解析モデルを示す概要図、図2(c)はひずみ変化率を基に設定される領域を示す概要図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a crack diagnostic device. FIG. 2 is a diagram for explaining the arrangement of strain sensors (strain gauges) in the crack diagnostic device of FIG. 1, and FIGS. 2(a) and 2(b) are schematic diagrams showing an analysis model for stress analysis, respectively. 2(c) is a schematic diagram showing a region set based on the strain change rate.
本実施形態のき裂診断装置は、図1に符号1で示すもので、一例として、き裂診断対象100に適用した場合が示してある。
The crack diagnosing device of the present embodiment is shown by reference numeral 1 in FIG. 1, and is shown as an example in which it is applied to a
ここで、先ず、図1に示したき裂診断対象100について説明する。
Here, first, the
本実施形態におけるき裂診断対象100は、たとえば、構造物にて、平板状の構造部材101の面に、別の平板状の構造部材102の端部が溶接により接合されて、溶接継手103が形成された部分としてある。更に、構造部材101には、矢印Xで示す方向に、引張、圧縮の単軸荷重が繰り返し作用するものとしてある。
The
この荷重の影響により、き裂診断対象100には、構造部材101における溶接継手103の付近となる個所に、二点鎖線で示すような疲労によるき裂(疲労き裂)104が発生する可能性がある。なお、き裂診断対象100において疲労によりき裂104が発生する個所は、き裂診断対象100の構造、継手形式、作用する荷重の方向などから、経験的に、あるいは、解析により、図1に示した位置となることが明らかとなっている。
Due to the influence of this load, in the
そこで、本実施形態のき裂診断装置1は、前記のようなき裂診断対象100に対し、き裂104の発生の有無を診断するために適用するものとする。
Therefore, the crack diagnosing device 1 of the present embodiment is applied to the
本実施形態のき裂診断装置1は、き裂診断対象100に対して後述する配置で設置されたひずみセンサ(ひずみゲージ)2、および、ひずみセンサ(ひずみゲージ)3a,3bを備え、更に、各ひずみセンサ2,3a,3bより入力されるデータを処理する演算装置4を備えた構成とされている。
The crack diagnostic device 1 of the present embodiment includes a strain sensor (strain gauge) 2 and strain sensors (strain gauges) 3a and 3b installed in the crack
き裂診断対象100に設置するひずみセンサ2とひずみセンサ3a,3bの配置は、以下の手法で定められている。
The arrangement of the
すなわち、先ず、図2(a)に示すように、応力解析(応力・ひずみ解析)用の解析モデルとして、き裂診断対象100(図1参照)の構造に対応する構造を備えた解析モデル5Aを用意する。 That is, first, as shown in FIG. 2A, as an analysis model for stress analysis (stress/strain analysis), an analysis model 5A having a structure corresponding to the structure of the crack diagnosis target 100 (see FIG. 1) is provided. To prepare.
この際、解析モデル5Aとしては、き裂診断対象100の構造をそのまま模したものではなく、き裂診断対象100の構造を規格化した構造の解析モデル5Aを用いることが好ましい。
At this time, it is preferable to use, as the analysis model 5A, an analysis model 5A having a structure in which the structure of the
この点に鑑みて、解析モデル5Aは、図1に示したき裂診断対象100の構造部材101と構造部材102と溶接継手103とを備える構造を規格化するための構造として、図2(a)に示すように、プレート部材6の面に、面外ガセットプレート7の端部がすみ肉溶接または完全溶け込み溶接によって接合された、いわゆる面外ガセット溶接継手の構造を備えるようにしてある。
In view of this point, the analysis model 5A has a structure shown in FIG. 2A as a structure for standardizing the structure including the
この面外ガセット溶接継手は、構造物の疲労設計基準として広く参考とされている一般社団法人日本鋼構造協会の「構造物の疲労設計指針・同解説」や、公益社団法人日本道路協会の「鋼道路橋の疲労設計指針」に示されている溶接継手のうちの一つとして知られているものである。 This out-of-plane gusset welded joint is widely referred to as a fatigue design standard for structures, "Guideline and commentary on structural fatigue design by the Japan Steel Structural Association," and by the Japan Road Association. It is known as one of the welded joints shown in the "Fatigue design guidelines for steel road bridges".
また、図2(b)に示すように、図2(a)に示した解析モデル5Aと同様の構造を備え、更に、図1のき裂診断対象100におけるき裂104の発生個所に対応する個所にき裂8を備えた構造の解析モデル5Bを用意する。
Further, as shown in FIG. 2B, it has a structure similar to that of the analysis model 5A shown in FIG. An
この際、解析モデル5Bに備えるき裂8の長さLは、き裂診断対象100(図1参照)に実際に生じるき裂104について、そのき裂104がどのような長さになる時点で検知を望むかという点に対応する寸法に設定すればよい。
At this time, the length L of the
なお、き裂8の長さLは、5mm以上に設定されていることが好ましい。これは、き裂8の長さLが5mm未満に設定される場合は、解析モデル5Bを用いた応力解析の結果と、図2(a)のき裂がない状態の解析モデル5Aを用いた応力解析の結果との差が小さくなり、よって、後述するひずみ変化量についての情報を得にくくなってしまうためである。
The length L of the
また、き裂8の長さLは、50mm以下に設定されることが好ましい。これは、たとえば、「阪神高速道路の鋼製橋脚隅角部損傷 平成14年度調査研究報告書」によれば、鋼製橋脚の隅角部の疲労き裂の損傷判定などでは、長さが100mm未満のき裂は、即時補修ではなく、数年単位での補修の対象とされることに鑑みたものである。よって、図1に示したき裂診断対象100のき裂104は、本実施形態のき裂診断装置1を用いて長さが5mm〜50mmの段階で発生を検知することができれば、現地確認や補修計画の立案の時間を十分に確保することが可能になる。
The length L of the
更に、き裂8の長さLは、30mm未満に設定されていることがより好ましく、10mm〜20mmに設定されることが更に好ましい。これは、一般に、実際の構造物で目視検査により発見できるき裂の長さは30mm以上とされていることに鑑みたものである。したがって、この構成によれば、き裂診断対象100に発生するき裂104について、目視検査では検知できない段階であっても、本実施形態のき裂診断装置1では検知することができるようになる。
Furthermore, the length L of the
解析モデル5Aと解析モデル5Bについて行う応力解析の手法としては、有限要素法解析(FEM解析)を用いることが好ましいが、応力解析を行って、解析モデル5Aと解析モデル5Bにおけるひずみの分布についての情報を得ることができれば、有限要素法解析以外の任意の応力解析手法を採用してもよい。したがって、解析モデル5Aと解析モデル5Bは、使用する応力解析手法に応じたモデルとして作成してあればよい。
Although it is preferable to use a finite element method analysis (FEM analysis) as a method of stress analysis performed on the analysis model 5A and the
前記のように解析モデル5Aと解析モデル5Bを作成した後は、解析モデル5Aと解析モデル5Bのそれぞれについて、図2(a)(b)に矢印xで示す方向に応力が作用する場合の応力解析を行い、解析モデル5Aと解析モデル5Bに生じるひずみの分布を求める。
After the analysis model 5A and the
次に、き裂8あり状態の解析モデル5B(図2(b)参照)で得られたひずみの分布の解析結果は、き裂なし状態の解析モデル5A(図2(a)参照)で得られたひずみの分布の解析結果と比較する。この比較により、き裂8あり状態の解析モデル5Bの各位置におけるひずみが、き裂なし状態の解析モデル5Aの同位置におけるひずみを基準としてどのように変化したかを、ひずみ変化量として求める。よって、このひずみ変化量は、き裂なし状態の解析モデル5Aの各位置におけるひずみが、所定の長さLのき裂8がある状態への変化、すなわち、き裂8の発生に伴って、どのように変化するかを表す指標となる。以下の説明では、ひずみ変化量の値をrで示す。
Next, the analysis result of the strain distribution obtained by the
次いで、前記ひずみ変化量rの情報を基に、図2(c)に示すように、解析モデル5Bについて、以下の条件を満たす2つの領域9と領域10を定める。なお、図示しないが、この領域9と領域10は、解析モデル5Aに定めるようにしてもよいことは勿論である。
Then, based on the information of the strain change amount r, as shown in FIG. 2C, two
本実施形態では、2つの領域9と領域10を定めるための条件は、第1の領域9におけるひずみ変化量r1がひずみの増加であり、第2の領域10におけるひずみ変化量r2がひずみの減少であり、且つ、ひずみ変化量r1とひずみ変化量r2との相対的な変化割合(以下、ひずみ変化率という)が、種々の統計的手法で有意な差が検出できるようなひずみ変化率の差を有するという条件である。この場合、たとえば、有意水準5%ないし1%で同等性が棄却されるという条件を採用すればよいが、この条件に必ずしも限定されるものでないことは勿論である。前記のようにひずみ変化率の差が所定の大きさ以上になるように設定したのは、領域9におけるひずみ変化量r1と領域10におけるひずみ変化量r2との差が明確になるようにして、後述するき裂104(図1参照)の検知精度の向上化を図るためである。
In the present embodiment, the conditions for determining the two
解析モデル5Bにおける領域9と領域10が定められた後は、図1に示すように、実際のき裂診断対象100において、解析モデル5Bの領域9と領域10の配置にそれぞれ対応する配置となる2つの領域11と領域12を定める。なお、図1では、図示する便宜上、この2つの領域11と領域12が二点鎖線で示してあるが、実際のき裂診断対象100では、領域11と領域12は、その配置が分かればよく、特に表示する必要はない。
After the
その後、前記のように設定された2つの領域11と領域12は、いずれか一方が、き裂検知用データ取得領域に設定され、いずれか他方が、比較用データ取得領域に設定される。
After that, one of the two
図1では、領域11がき裂検知用データ取得領域に設定され、領域12が比較用データ取得領域に設定された場合が示してある。
FIG. 1 shows a case where the
き裂検知用データ取得領域とされた領域11には、き裂検知用データaを取得するためのひずみセンサ2が設置されている。また、比較用データ取得領域とされた領域12には、比較用データbを取得するための2つのひずみセンサ3a,3bが、領域内の2個所に配置されて設置されている。
The
なお、き裂診断対象100に設置されたひずみセンサ2とひずみセンサ3a,3bは、環境から受ける光や温度、水分、油分、酸化性のガスなどの影響を抑えて保護するために、図示しない樹脂やカバーで覆うようにしてもよい。
The
演算装置4には、ひずみセンサ2よりき裂検知用データaが入力され、ひずみセンサ3a,3bより比較用データbが入力される。
The crack detection data a is input from the
次に、演算装置4の機能について説明する。
Next, the function of the
演算装置4は、き裂診断対象100にき裂が発生していない正常状態のときに、ひずみセンサ2より入力されるき裂検知用データaと、ひずみセンサ3a,3bより入力される比較用データbとを含むデータ群を、正常データ群として蓄積する機能を備えている。
The
また、演算装置4は、正常データ群の蓄積の後、き裂診断対象100におけるき裂104の発生の有無の診断が必要とされるき裂診断時期になると、その時期にひずみセンサ2より入力されるき裂検知用データaと、ひずみセンサ3a,3bより入力される比較用データbとを含むデータ群を、診断データ群に設定する機能を備える。
Further, the
更に、演算装置4は、診断データ群について、正常データ群と、統計処理により相対比較し、その比較結果を基に、き裂診断対象100におけるき裂104の発生の有無を判定する機能を備えている。
Further, the
演算装置4による、診断データ群の正常データ群との相対比較の手法は、たとえば、以下のような手法を用いるようにすればよい。
As a method of relative comparison of the diagnostic data group with the normal data group by the
図1に示したように、本実施形態では、ひずみセンサ2とひずみセンサ3a,3bは、き裂診断対象100に比較的近い配置で設けられている。そのため、ひずみセンサ2とひずみセンサ3a,3bは、き裂診断対象100における温度変化や荷重変化のような外乱の影響をほぼ同様に受ける。
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the
このため、ひずみセンサ2によるき裂検知用データaと、ひずみセンサ3a,3bによる比較用データbとの相対関係(相関関係)、たとえば、比例関係は、前記温度変化や荷重変化のような外乱の影響を受けにくく、ほぼ一定に保持される。
Therefore, the relative relationship (correlation) between the crack detection data a by the
これに対し、ひずみセンサ2を設けた領域11と、ひずみセンサ3a,3bを設けた領域12は、解析モデル5A,5B(図2(a)(b)(c)参照)を用いた応力解析により、き裂8の発生に伴うひずみ変化率が種々の統計的手法で有意な差が検出できるようなひずみ変化率の差を有する2つの領域9と領域10に対応して設定されている。したがって、き裂診断対象100にき裂104が生じた場合は、ひずみセンサ2によるき裂検知用データaと、ひずみセンサ3a,3bによる比較用データbとの相対関係である比例関係には、前記ひずみ変化率と関連する割合で変化が生じると推定される。
On the other hand, the
そこで、演算装置4では、診断データ群におけるき裂検知用データaと比較用データbとの比例関係について、正常データ群におけるき裂検知用データaと比較用データbとの比例関係との同等性を、統計的検定(統計的仮設検定ともいう)の1つであるF検定により検定する処理を行う。この検定処理では、診断データ群における前記比例関係についての応答曲面と、正常データ群における前記比例関係についての応答曲面との同等性検定を行うようにすればよい。
Therefore, in the
その結果、前記同等性が棄却されると、演算装置4は、き裂診断対象100にき裂104が発生していると判定する。
As a result, when the equivalence is rejected, the
一方、前記同等性が棄却されない場合は、演算装置4は、き裂診断対象100にはき裂104が発生していないという判定を行う。
On the other hand, when the equivalence is not rejected, the
この演算装置4によるき裂診断対象100についてのき裂104の有無の判定結果は、必要に応じて、図示しない記録装置へ出力して記録したり、図示しない表示装置や音声出力装置へ出力して監視者に知らせるようにしてもよい。
The determination result of the presence or absence of the
なお、ひずみセンサ2とひずみセンサ3a,3bから演算装置4へのデータ送信は、有線、無線、電話などの通信回線や、インターネットなどのネットワークを介して行うようにしてもよい。同様に、演算装置4から前記記録装置や表示装置、音声出力装置への出力は、有線、無線、電話などの通信回線や、インターネットなどのネットワークを介して行うようにしてもよい。
The data transmission from the
したがって、本実施形態のき裂診断装置1によれば、き裂診断対象100におけるき裂104の発生の有無を診断することができる。
Therefore, according to the crack diagnostic device 1 of the present embodiment, it is possible to diagnose the presence or absence of the
また、き裂診断対象100における領域11内の任意の複数個所では、き裂104からの距離がたとえ異なっていても、き裂104が発生したときには、ひずみが同様の増加傾向を示す。同様に、き裂診断対象100における領域12内の任意の複数個所では、き裂104からの距離がたとえ異なっていても、き裂104が発生したときには、ひずみが同様の減少傾向を示す。
Further, at arbitrary plural points in the
したがって、き裂診断対象100に複数のひずみセンサを設けたとしても、それらすべての設置位置が領域11内に含まれていたり、領域12内に含まれていたり、あるいは、き裂104が発生してもひずみの変化が小さい領域に配置されていたりした場合は、各ひずみセンサの検出データを基に、き裂104の発生を精度よく検知することは難しい。
Therefore, even if the
これに対し、本実施形態のき裂診断装置1は、解析モデル5A,5Bを用いた解析結果を基に、き裂104の発生に伴うひずみ変化率が前記所定の値になると推定される領域11と領域12に、ひずみセンサ2とひずみセンサ3a,3bを分けて設置した構成を備えている。このため、本実施形態のき裂診断装置1によれば、き裂診断対象100におけるき裂104の発生の有無の診断について、精度の向上化を図ることができる。なお、領域11と領域12とを定める場合は、ひずみ変化率が正確に把握できるように、ひずみの大きさや分布について予備的なひずみ計測を行い、解析結果と併せて考慮するようにしてもよく、このようにすれば、より高精度な診断を実現するひずみセンサ2とひずみセンサ3a,3bの設置領域を決定することができる。
On the other hand, in the crack diagnostic device 1 of the present embodiment, based on the analysis results using the
更に、本実施形態では、領域12に2つのひずみセンサ3a,3bを備えて、それぞれで比較用データbを取得することができる。
Further, in the present embodiment, the
たとえば、比較用データbが1つだけの場合は、その比較用データbとき裂検知用データaが、増加方向または減少方向の同じ方向に変化すると、ひずみ変化率の相対差が統計的に優位な差を持つようにするためには、大きな差を持つ必要があり、よって検知感度が低くなる。 For example, when there is only one comparison data b, when the comparison data b and the crack detection data a change in the same direction of increase or decrease, the relative difference in strain change rate is statistically superior. In order to have such a large difference, it is necessary to have a large difference, so that the detection sensitivity becomes low.
これに対し、本実施形態では、比較用データbを2つ取得するようにしてあるので、仮に、2つの比較用データbが共にき裂検知用データaと同じ方向に変化したとしても、比較用データbとき裂検知用データaとのひずみ変化率の相対差は、より小さい段階で検知可能になる。また、2つの比較用データbのうちの1つが、き裂検知用データaとは逆の方向に変化すれば、さらに検知精度を向上させることができる。 On the other hand, in the present embodiment, since two pieces of comparison data b are acquired, even if both pieces of comparison data b change in the same direction as the crack detection data a, the comparison The relative difference in the strain change rate between the data for data b and the data for crack detection a can be detected at a smaller stage. Further, if one of the two comparison data b changes in the opposite direction to the crack detection data a, the detection accuracy can be further improved.
なお、本実施形態では、比較用データbを取得するためのひずみセンサとして、2つのひずみセンサ3a,3bを備える構成を例示したが、比較用データbの取得用のひずみセンサを3つ以上備える構成を採用してもよいことは勿論である。
In the present embodiment, as the strain sensor for acquiring the comparison data b, the configuration including the two
[第1実施形態の変形例]
図3は、第1実施形態の変形例を示すものである。なお、図3において、第1実施形態に示したものと同一のものには同一符号を付して、その説明を省略する。
[Modification of First Embodiment]
FIG. 3 shows a modification of the first embodiment. Note that, in FIG. 3, the same components as those shown in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
前記第1実施形態では、図1に示したように、領域11がき裂検知用データ取得領域に設定され、領域12が比較用データ取得領域に設定されていたが、図3に示すように、領域11が比較用データ取得領域に設定され、領域12がき裂検知用データ取得領域に設定された構成としてもよい。
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the
この場合は、き裂検知用データaを取得するためのひずみセンサ2が領域12に設置され、比較用データbを取得するためのひずみセンサ3a,3bが領域11に設置された構成とすればよい。
In this case, if the
かかる構成としてある本変形例においても、第1実施形態と同様に使用することができて、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 Also in this modified example having such a configuration, it can be used in the same manner as in the first embodiment, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.
[第2実施形態]
前記第1実施形態では、図2(a)(b)(c)に示したように、解析モデル5Aと解析モデル5Bとを用いた解析結果を基に、き裂8の発生に伴ってひずみが増加する領域9と、ひずみが減少する領域10とを、両者のひずみ変化率が種々の統計的手法で有意な差が検出できるようなひずみ変化率の差を有する条件の下で求めていた。図1に示したき裂診断対象100には、解析モデル5Bについて求めた領域9と領域10に対応する配置で、センサ設置用の領域11と領域12を定めていた。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, as shown in FIGS. 2A, 2</b>B, and 2</b>C, strain accompanying the occurrence of the
しかし、実際のき裂診断対象100では、構造上の制約などにより、解析モデル5Bにおける領域10に対応する配置となる個所に、センサ設置用の面や空間を確保できない場合がある。
However, in the actual
この場合、き裂診断装置は、図4に示す構成とすればよい。 In this case, the crack diagnostic device may have the configuration shown in FIG.
図4はき裂診断装置の第2実施形態を示す概要図である。図5は本実施形態におけるひずみセンサの配置を説明するための図である。なお、図4、図5において、第1実施形態に示したものと同一のものには同一符号を付して、その説明を省略する。 FIG. 4 is a schematic diagram showing a second embodiment of the crack diagnostic device. FIG. 5 is a diagram for explaining the arrangement of strain sensors in this embodiment. In FIGS. 4 and 5, the same components as those shown in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
本実施形態のき裂診断装置は、図4に符号1Aで示すもので、第1実施形態と同様に、き裂診断対象100に設置されたひずみセンサ2、および、ひずみセンサ3a,3bと、演算装置4を備えた構成を有するが、ひずみセンサ2とひずみセンサ3a,3bの配置が、第1実施形態とは異なる手法で定められている。
The crack diagnosing device of the present embodiment is shown by
すなわち、本実施形態では、第1実施形態と同様に、図2(a)に示したき裂なし状態の解析モデル5Aと、図2(b)に示したき裂8あり状態の解析モデル5Bとを用いた解析結果を基に、解析モデル5Bの各位置におけるひずみが、解析モデル5Aの同位置におけるひずみを基準としてどのように変化したかを、ひずみ変化量rとして求める。
That is, in the present embodiment, similarly to the first embodiment, the analysis model 5A in the state without cracks shown in FIG. 2A and the
次いで、前記ひずみ変化量rの情報を基に、図5に示すように、解析モデル5Bについて、以下の条件を満たす2つの領域13と領域14を定める。なお、図示しないが、この領域13と領域14は、解析モデル5Aに定めるようにしてもよいことは勿論である。
Next, based on the information of the strain change amount r, as shown in FIG. 5, two
この2つの領域13と領域14とを定める条件は、第1の領域13におけるひずみ変化量r3がひずみの増加であり、第2の領域14におけるひずみ変化量r4が、設定された値よりも小さいひずみの変化(増減)になるという条件である。且つ、ひずみ変化量r3とひずみ変化量r4とのひずみ変化率については、種々の統計的手法で有意な差が検出できるようなひずみ変化率の差を有するという条件が設けられている。このようにひずみ変化率の差が所定の大きさ以上になるように設定した理由は、第1実施形態と同様である。
The condition for defining these two
解析モデル5Bにおける領域13と領域14が定められた後は、図4に示すように、実際のき裂診断対象100において、解析モデル5Bの領域13(図5参照)の配置に対応する個所に、き裂検知用データaを取得するための領域15を定める。また、き裂診断対象100には、解析モデル5Bの領域14(図5参照)の配置に対応する個所に、比較用データbを取得するための領域16を定める。
After the
なお、図4では、図示する便宜上、この2つの領域15と領域16が二点鎖線で示してあるが、実際のき裂診断対象100では、領域15と領域16は、その配置が分かればよく、特に表示する必要はない。
Note that, in FIG. 4, for convenience of illustration, the two
領域15には、第1実施形態と同様のひずみセンサ2が設置され、領域16には、2つのひずみセンサ3a,3bが、領域内の2個所に配置されて設置されている。なお、本実施形態は、比較用データbの取得用のひずみセンサを3つ以上備える構成を採用してもよいことは第1実施形態と同様である。
The
以上の構成としてある本実施形態のき裂診断装置1Aにおいても、第1実施形態と同様に使用することができて、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
The crack
また、き裂診断対象100の構造上の制限などを回避して、ひずみセンサ2とひずみセンサ3a,3bの設置領域を設定することができる。
Further, the installation area of the
[第3実施形態]
前記第1実施形態では、図2(c)に示したように解析モデル5Bについて求めた領域9と領域10に対応する配置で、図1に示したようにき裂診断対象100におけるセンサ設置用の領域11と領域12を定めていた。
[Third Embodiment]
In the first embodiment, as shown in FIG. 2C, for the sensor installation in the
しかし、実際のき裂診断対象100では、構造上の制約などにより、解析モデル5Bにおける領域9に対応する配置となる個所に、センサ設置用の面や空間を確保できない場合がある。
However, in the actual
この場合、き裂診断装置は、図6に示す構成とすればよい。 In this case, the crack diagnostic device may have the configuration shown in FIG.
図6はき裂診断装置の第3実施形態を示す概要図である。図7は本実施形態におけるひずみセンサの配置を説明するための図である。なお、図6、図7において、第1実施形態に示したものと同一のものには同一符号を付して、その説明を省略する。 FIG. 6 is a schematic diagram showing a third embodiment of the crack diagnostic device. FIG. 7 is a diagram for explaining the arrangement of strain sensors in this embodiment. In FIGS. 6 and 7, the same parts as those shown in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
本実施形態のき裂診断装置は、図6に符号1Bで示すもので、第1実施形態と同様に、き裂診断対象100に設置されたひずみセンサ2、および、ひずみセンサ3a,3bと、演算装置4を備えた構成を有するが、ひずみセンサ2とひずみセンサ3a,3bの配置が、第1実施形態とは異なる手法で定められている。
The crack diagnosing device of the present embodiment is shown by reference numeral 1B in FIG. 6, and similarly to the first embodiment, the
すなわち、本実施形態では、第1実施形態と同様に、図2(a)に示したき裂なし状態の解析モデル5Aと、図2(b)に示したき裂8あり状態の解析モデル5Bとを用いた解析結果を基に、解析モデル5Bの各位置におけるひずみが、解析モデル5Aの同位置におけるひずみを基準としてどのように変化したかを、ひずみ変化量rとして求める。
That is, in the present embodiment, as in the first embodiment, the analysis model 5A in the state without cracks shown in FIG. 2A and the
次いで、前記ひずみ変化量rの情報を基に、図7に示すように、解析モデル5Bについて、以下の条件を満たす2つの領域17と領域18を定める。なお、図示しないが、この領域17と領域18は、解析モデル5Aに定めるようにしてもよいことは勿論である。
Next, based on the information of the strain change amount r, as shown in FIG. 7, two
この2つの領域17と領域18とを定める条件は、第1の領域17におけるひずみ変化量r5がひずみの減少であり、第2の領域18におけるひずみ変化量r6が、設定された値よりも小さいひずみの変化(増減)になるという条件である。且つ、ひずみ変化量r5とひずみ変化量r6とのひずみ変化率については、種々の統計的手法で有意な差が検出できるようなひずみ変化率の差を有するという条件が設けられている。このようにひずみ変化率の差が所定の大きさ以上になるように設定した理由は、第1実施形態と同様である。
The conditions for defining these two
解析モデル5Bにおける領域17と領域18が定められた後は、図6に示すように、実際のき裂診断対象100において、解析モデル5Bの領域17(図7参照)の配置に対応する個所に、き裂検知用データaを取得するための領域19を定める。また、き裂診断対象100には、解析モデル5Bの領域18(図7参照)の配置に対応する個所に、比較用データbを取得するための領域20を定める。
After the
なお、図6では、図示する便宜上、この2つの領域19と領域20が二点鎖線で示してあるが、実際のき裂診断対象100では、領域19と領域20は、その配置が分かればよく、特に表示する必要はない。
Note that, in FIG. 6, for convenience of illustration, the two
領域19には、第1実施形態と同様のひずみセンサ2が設置され、領域20には、2つのひずみセンサ3a,3bが、領域内の2個所に配置されて設置されている。なお、本実施形態は、比較用データbの取得用のひずみセンサを3つ以上備える構成を採用してもよいことは第1実施形態と同様である。
The
以上の構成としてある本実施形態のき裂診断装置1Bにおいても、第1実施形態と同様に使用することができて、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 The crack diagnostic device 1B of the present embodiment having the above configuration can also be used in the same manner as in the first embodiment, and the same effects as in the first embodiment can be obtained.
また、き裂診断対象100の構造上の制限などを回避して、ひずみセンサ2とひずみセンサ3a,3bの設置領域を設定することができる。
Further, the installation area of the
[第4実施形態]
図8(a)はき裂診断装置の第4実施形態を示す概要図である。図8(b)(c)(d)はき裂診断対象の構造部材に働く荷重と応力分布との関係を示す概要図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 8A is a schematic diagram showing a fourth embodiment of the crack diagnostic device. 8B, 8C, and 8D are schematic diagrams showing the relationship between the load acting on the structural member to be crack-diagnosed and the stress distribution.
なお、図8(a)(b)(c)(d)において、第1実施形態に示したものと同一のものには同一符号を付して、その説明を省略する。 8(a), (b), (c), and (d), the same components as those shown in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
実際の構造物においては、図1に矢印Xで示したような単軸荷重のみが働く場合のほかに、単軸荷重や曲げ荷重などの複数の荷重モードが重畳して働くことがある。 In an actual structure, in addition to the case where only the uniaxial load as shown by the arrow X in FIG. 1 works, a plurality of load modes such as the uniaxial load and bending load may work in combination.
図8(b)に示すように、たとえば、平板状の構造部材101について、矢印で示す方向の単軸荷重モードが働く場合は、板幅方向に一様な応力分布が生じる。
As shown in FIG. 8B, for example, in the flat plate-shaped
これに対し、図8(c)に示すように、構造部材101に、矢印で示すような曲げ荷重モードが働く場合は、板幅方向に一様ではない応力分布が生じる。
On the other hand, as shown in FIG. 8C, when the bending load mode as indicated by the arrow acts on the
このように、異なる荷重モードでは応力の分布が異なるため、図8(d)に示すように、構造部材101に単軸荷重モードと曲げ荷重モードが重畳して働くと、応力分布は不均一になってしまう。更に、一般に、単軸荷重モードと、曲げ荷重モードでは、周波数が異なるため、それぞれの荷重モードが単振動であるとしても、ある位置に作用している応力は、単振動ではなくなってしまう。
As described above, since the stress distributions are different in the different load modes, as shown in FIG. 8D, when the uniaxial load mode and the bending load mode are superposed on the
そのため、図8(a)の領域11に設置されたひずみセンサ2で取得されるき裂検知用データaと、領域12に設置されたひずみセンサ3a,3bで取得される比較用データbとの相対関係は、単軸荷重モードに関する比例関係と、曲げ荷重モードに関する比例関係を含んだものとなる。
Therefore, the crack detection data a acquired by the
この場合、個々の荷重モードの比例関係は、温度変化や荷重変化のような外乱の影響を受けにくく、ほぼ一定に保持されるとしても、2つの比例関係が存在している状態では、き裂診断対象100にき裂104が生じた場合に生じる比例関係の変化を検出することは困難である。
In this case, the proportional relationship between the individual load modes is not easily affected by disturbances such as temperature change and load change, and even if the proportional relationship is maintained at a substantially constant value, in the state where the two proportional relationships exist, cracks are generated. It is difficult to detect a change in the proportional relationship that occurs when the
そこで、本実施形態のき裂診断装置1Cは、図8(a)に示すように、第1実施形態と同様の構成において、演算装置4に、フィルタ部21を備えた構成とされている。
Therefore, as shown in FIG. 8A, the crack diagnostic device 1C of the present embodiment has a configuration similar to that of the first embodiment, in which the
フィルタ部21は、ひずみセンサ2より入力されるき裂検知用データaと、ひずみセンサ3a,3bより入力される比較用データbについて、設定された荷重モードに対応する周波数成分は通過させる一方、それ以外の周波数成分はカットする機能を備えている。
The
フィルタ部21は、通過させる周波数成分の波長に応じて、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタを適宜選択して用いるようにすればよい。
The
以上の構成としてある本実施形態のき裂診断装置1Cによれば、き裂診断対象100に複数の荷重モードが重畳して働く場合であっても、演算装置4では、フィルタ部21を通過した所定の荷重モードに対応する周波数成分のデータを基に、き裂診断対象100におけるき裂104の発生の有無を診断することができる。
According to the crack diagnostic apparatus 1C of the present embodiment having the above-described configuration, even when a plurality of load modes work on the crack
したがって、本実施形態のき裂診断装置1Cにおいても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 Therefore, also in the crack diagnostic device 1C of the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
[ひずみセンサの配置]
前記第2実施形態では、き裂診断対象100について、比較用データbを取得するひずみセンサ3a,3bを設置する領域16は、図5に示した解析モデル5Bにおける領域14の配置と対応させて定めた。この領域14を求めるための条件の1つとしては、領域14におけるひずみ変化量r4が、設定された値よりも小さいひずみの変化(増減)になるという条件を備えた。
[Arrangement of strain sensor]
In the second embodiment, in the
しかし、解析モデル5Bにおいて、領域13のひずみ変化量r3と領域14のひずみ変化量r4とのひずみ変化率が設定された値以上になっていれば、領域14のひずみ変化量r4については、設定された値よりも小さいひずみの変化(増減)になるという条件は、必ずしも必要ない。この場合であっても、き裂診断対象100にき裂104が生じたときには、ひずみセンサ2によるき裂検知用データaと、ひずみセンサ3a,3bによる比較用データbとの比例関係には、第1実施形態の場合と同様の変化が生じる。
However, in the
前記第3実施形態では、き裂診断対象100について、比較用データbを取得するひずみセンサ3a,3bを設置する領域20は、図7に示した解析モデル5Bにおける領域18の配置と対応させて定めた。この領域18を求めるための条件の1つとしては、領域18におけるひずみ変化量r6が、設定された値よりも小さいひずみの変化(増減)になるという条件を備えた。
In the third embodiment, in the
しかし、解析モデル5Bにおいて、領域17のひずみ変化量r5と領域18のひずみ変化量r6とのひずみ変化率が設定された値以上になっていれば、領域18のひずみ変化量r6については、設定された値よりも小さいひずみの変化(増減)になるという条件は、必ずしも必要ない。この場合であっても、き裂診断対象100にき裂104が生じたときには、ひずみセンサ2によるき裂検知用データaと、ひずみセンサ3a,3bによる比較用データbとの比例関係には、第1実施形態の場合と同様の変化が生じる。
However, in the
ここで、前記の点、並びに、前述した各実施形態および変形例から、本発明におけるひずみセンサの配置の点についてまとめる。き裂検知用データaを取得するひずみセンサ2を設置する領域と、比較用データbを取得するひずみセンサ3a,3bを設置する領域の配置を、解析モデル5Bにおける2つの領域の配置に対応させて設定するとした場合、この2つの領域を定める基本的な条件は、以下のようになる。
Here, the points of the arrangement of the strain sensor in the present invention will be summarized from the above points and the above-described respective embodiments and modified examples. The arrangement of the area in which the
これは、第1の領域におけるひずみ変化量rxと、第2の領域におけるひずみ変化量ryとのひずみ変化率が、種々の統計的手法で有意な差が検出できるようなひずみ変化率の差以上になるという条件である。 This is because the strain change rate between the strain change amount r x in the first region and the strain change amount r y in the second region is such that a significant difference can be detected by various statistical methods. The condition is that the difference is equal to or greater than the difference.
この条件を満たしていれば、ひずみ変化量rxとひずみ変化量ryについては、一方がひずみの増加で他方がひずみの減少である場合と、双方がひずみの増加である場合と、双方がひずみの減少である場合のいずれであってもよい。 If this condition is satisfied, with regard to the strain change amount r x and the strain change amount r y , when one is an increase in strain and the other is a decrease in strain, both are an increase in strain, and both are It may be any case where the strain is reduced.
[解析モデル]
前記各実施形態および変形例では、解析モデル5A,5Bは、き裂診断対象100の構造をそのまま模したものではなく、き裂診断対象100の構造を規格化した構造を備えるものとした。更に、この規格化された構造としては、一般社団法人日本鋼構造協会の「構造物の疲労設計指針・同解説」や、公益社団法人日本道路協会の「鋼道路橋の疲労設計指針」に示されている溶接継手のうちの一つである面外ガセット溶接継手の構造とした。
[Analysis model]
In each of the above-described embodiments and modified examples, the
このため、様々な構造物について、前記のような疲労設計指針を疲労設計基準の参考として面外ガセット溶接継手の構造として作成された部分をき裂診断対象100とする場合は、解析モデル5A,5Bとして共通のものを使用することができる。また、解析モデル5Bについて、図2(c)に示した領域9と領域10、図5に示した領域13と領域14、図7に示した領域17と領域18を予め求めておくこともできる。
Therefore, for various structures, when the portion created as the structure of the out-of-plane gusset welded joint is referred to the fatigue design guideline as a reference of the fatigue design standard as the
なお、き裂診断対象の構造に応じて、解析モデルを変更してよいことは勿論である。その場合、き裂診断対象の構造を規格化した構造の解析モデルとしては、たとえば、荷重伝達型十字溶接継手、面内ガセット溶接継手、カバープレートをすみ肉溶接で取り付けた継手など、前記各疲労設計指針に示されている溶接継手の構造を備えたものとしてよいことは勿論である。 Of course, the analysis model may be changed according to the structure of the crack diagnosis target. In that case, as an analytical model of a structure in which the structure of the crack diagnosis target is standardized, for example, a load-transfer type cross weld joint, an in-plane gusset weld joint, a joint in which a cover plate is attached by fillet welding, etc. Of course, the structure of the welded joint shown in the design guide may be provided.
また、前記各疲労設計指針に示されている溶接継手の構造を備えたき裂なし状態の解析モデルと、き裂あり状態の解析モデルとを用意して、ひずみ変化率が設定された値以上となる複数の領域についての情報を予め求めておくようにすれば、き裂診断装置1,1A,1B,1Cは、様々なき裂診断対象に対して速やかに適用することが可能になる。
Further, an analysis model of a crack-free state provided with the structure of the welded joint shown in each of the fatigue design guidelines, and an analysis model of a cracked state are prepared, and the strain change rate is equal to or more than a set value. By previously obtaining information about the plurality of regions, the crack
なお、き裂なし状態の解析モデルと、き裂あり状態の解析モデルとしては、前記したような規格化された構造のものを用いることが好ましいが、き裂診断対象の構造をそのまま模した構造のものを用いるようにしてもよいことは勿論である。この場合であっても、き裂診断装置1,1A,1B,1Cでは、前記各実施形態および変形例と同様の効果を得ることができる。
Incidentally, as the analysis model of the state without cracks and the analysis model of the state with cracks, it is preferable to use one having a standardized structure as described above, but a structure simulating the structure of the crack diagnosis target as it is. Of course, it is also possible to use the one. Even in this case, the
[応用例]
前記各実施形態および変形例では、き裂診断装置1,1A,1B,1Cは、き裂診断対象100におけるき裂104の発生の有無を診断するものとして説明したが、き裂診断対象100に生じたき裂104の進展の検知に応用してもよい。
[Application example]
In each of the above-described embodiments and modified examples, the crack
ここで、き裂104の進展という現象について考えると、き裂104の進展は、既に発生しているき裂104の先端側の延長上となる個所に、き裂104が生じる現象であると捉えることができる。
Here, considering the phenomenon of
したがって、既存のき裂104の先端側の延長となる個所に限定して着目して、該個所についてのき裂104の発生の有無を診断すれば、き裂診断対象100全体では、既存のき裂104の進展の有無を検知できることになる。
Therefore, if the presence or absence of the
この点に鑑みて、前記各実施形態および変形例のき裂診断装置1,1A,1B,1Cと同様の構成において、き裂104の発生の有無の診断対象となる個所を、既存のき裂104の先端側の延長上となる個所に設定する。すなわち、前記各実施形態および変形例のき裂診断装置1,1A,1B,1Cと同様の構成において、ひずみセンサ2とひずみセンサ3a,3bを設置する領域11,12、領域15,16、領域19,20は、き裂104の発生の有無の診断対象となる個所を既存のき裂の先端側の延長上となる個所へずらして設定した構成とする。
In view of this point, in the same configuration as the crack
これらのひずみセンサ2、ひずみセンサ3a,3bから出力されるデータは、前記各実施形態および変形例の演算装置4と同様の機能を備えた演算装置で処理すればよい。
The data output from the
この構成によれば、演算装置では、き裂診断対象100において、既存のき裂104の進展の有無を検知することができる。
According to this configuration, the arithmetic device can detect whether or not the existing
なお、本発明は、前記各実施形態および変形例にのみ限定されるものではなく、演算装置4は、診断データ群の正常データ群との相対比較を行うときに、き裂検知用データaと比較用データbとの比例関係以外の相対関係を用いるようにしてもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described respective embodiments and modified examples, and the
演算装置4で行う診断データ群の正常データ群との相対比較の手法としては、診断データ群におけるき裂検知用データaと比較用データbとの比例関係について、正常データ群におけるき裂検知用データaと比較用データbとの比例関係との同等性を、F検定以外の任意の統計的検定の手法で検定してもよい。
As a method of relative comparison of the diagnostic data group with the normal data group performed by the
更に、演算装置4で行う診断データ群の正常データ群との相対比較の手法としては、正常データ群に対する診断データ群の異常性を、MT法(マハラノビスタグチメソッド)で検証する手法を採用してもよい。この場合、演算装置4は、前記異常性があると判断されると、き裂診断対象100にき裂104が発生していると判定する機能を備えるようにすればよい。
Further, as a method of relative comparison of the diagnostic data group with the normal data group performed by the
第1実施形態の変形例、第2実施形態、および、第3実施形態に、第4実施形態に示したフィルタ部21を備えた演算装置4を用いるようにしてもよい。
You may make it use the
図1乃至図8では、領域9,10、領域11,12、領域13,14、領域15,16、領域17,18、領域19,20の形状を、楕円や多角形で示したが、それぞれ任意の形状としてもよいことは勿論である。また、領域9,10、領域11,12、領域13,14、領域15,16、領域17,18、領域19,20のサイズは、図示した以外のサイズであってもよいことは勿論である。
1 to 8, the shapes of the
き裂診断対象100は、構造物においてき裂の発生する位置が分かっている部分であれば、構造部材同士の溶接継手による接合部以外の任意の部分であってもよい。
The
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。 Needless to say, various changes can be made without departing from the scope of the present invention.
2 ひずみセンサ、3a,3b ひずみセンサ、4 演算装置、5A,5B 解析モデル、8 き裂、9 領域、10 領域、11 領域、12 領域、13 領域、14 領域、15 領域、16 領域、17 領域、18 領域、19 領域、20 領域、21 フィルタ部、100 き裂診断対象、104 き裂、a き裂検知用データ(データ)、b 比較用データ(データ)
2 strain sensor, 3a, 3b strain sensor, 4 arithmetic unit, 5A, 5B analysis model, 8 crack, 9 area, 10 area, 11 area, 12 area, 13 area, 14 area, 15 area, 16 area, 17 area , 18 area, 19 area, 20 area, 21 filter part, 100 crack diagnosis target, 104 crack, a crack detection data (data), b comparison data (data)
Claims (11)
前記き裂診断対象における第2の領域に設置される第2のひずみセンサと、
前記第1のひずみセンサによって取得されたき裂検知用データと前記第2のひずみセンサによって取得された比較用データが入力される演算装置とを備え、
前記演算装置は、
前記き裂診断対象にき裂が発生していない正常状態のときに入力される前記き裂検知用データと前記比較用データを、正常データ群として蓄積する機能と、
前記き裂診断対象のき裂診断時期に入力される前記き裂検知用データと前記比較用データを、診断データ群に設定する機能と、
前記診断データ群における前記き裂検知用データと前記比較用データとの比例関係について、前記正常データ群における前記き裂検知用データと前記比較用データとの比例関係との同等性を、統計的仮設検定によって検定することによって、前記き裂診断対象におけるき裂の発生の有無を判定する機能と、を備えること
を特徴とするき裂診断装置。 A first strain sensor installed in a first region of the crack diagnosis target;
A second strain sensor installed in a second region of the crack diagnosis target;
A crack detection data acquired by the first strain sensor and an arithmetic unit to which the comparison data acquired by the second strain sensor is input;
The arithmetic unit is
A function of accumulating, as a normal data group, the crack detection data and the comparison data that are input when a normal state in which no crack has occurred in the crack diagnosis target,
A function for setting the crack detection data and the comparison data input at the crack diagnosis time of the crack diagnosis target to a diagnosis data group,
For the proportional relationship between the crack detection data and the comparison data in the diagnostic data group, the equivalence of the proportional relationship between the crack detection data and the comparison data in the normal data group, statistically A crack diagnostic device, comprising: a function of determining whether or not a crack has occurred in the crack diagnostic target by performing a verification by a temporary verification.
請求項1に記載のき裂診断装置。 The crack according to claim 1, wherein the test of the equivalence is a test of equivalence between a response surface regarding the proportional relationship in the diagnostic data group and a response surface regarding the proportional relationship in the normal data group. Diagnostic device.
請求項1から3のうちの何れか一項に記載のき裂診断装置。 In each of the first region and the second region, a stress acts in a predetermined direction in the first analysis model having a structure corresponding to the crack diagnosis target and having no crack in each region. According to the result of the strain distribution by the stress analysis and the stress analysis when the stress acts in the predetermined one direction in the second analysis model having the structure corresponding to the crack diagnosis target and the state with the crack. Depending on the amount of strain change that is the result of comparison with the result of strain distribution, the relative change rate of the amount of strain change in the first region and the amount of strain change in the second region is greater than or equal to the set value. In the arrangement corresponding to the two areas determined to satisfy the condition, the two areas are set as the crack diagnosis target.
The crack diagnostic device according to claim 1.
請求項4記載のき裂診断装置。 The two regions defined to satisfy the condition that the relative change rate of the strain change amount of the first region and the strain change amount of the second region is equal to or greater than a set value, The crack diagnostic device according to claim 4, wherein the strain change amount in one of the regions is an increase in the strain, and the strain change amount in the other region is a decrease in the strain.
請求項4記載のき裂診断装置。 The two regions defined to satisfy the condition that the relative change rate of the strain change amount of the first region and the strain change amount of the second region is equal to or greater than a set value, The crack diagnostic device according to claim 4, wherein the strain change amount in one of the regions is a strain increase, and the strain change amount in the other region is a strain change smaller than a predetermined set value.
請求項4記載のき裂診断装置。 The two regions defined to satisfy the condition that the relative change rate of the strain change amount of the first region and the strain change amount of the second region is equal to or greater than a set value, The crack diagnostic device according to claim 4, wherein the strain change amount in one of the regions is a decrease in the strain, and the strain change amount in the other region is a change in the strain smaller than a predetermined set value.
き裂診断対象にき裂が発生していない正常状態のときの前記き裂検知用データと前記比較用データを、正常データ群として蓄積する処理と、
前記き裂診断対象のき裂診断時期の前記き裂検知用データと前記比較用データを、診断データ群に設定する処理と、
前記診断データ群における前記き裂検知用データと前記比較用データとの比例関係について、前記正常データ群における前記き裂検知用データと前記比較用データとの比例関係との同等性を、統計的仮設検定によって検定することによって、前記き裂診断対象におけるき裂の発生の有無を判定する処理とを行うこと
を特徴とするき裂診断方法。 The data for crack detection is acquired by the first strain sensor installed in the first area of the crack diagnosis target, and compared with the second strain sensor installed in the second area of the crack diagnosis target. Process for acquiring data for
A process of accumulating the crack detection data and the comparison data in a normal state in which no crack has occurred in the crack diagnosis target, as a normal data group,
A process of setting the crack detection data and the comparison data of the crack diagnosis target of the crack diagnosis target to a diagnosis data group,
Regarding the proportional relationship between the crack detection data and the comparison data in the diagnostic data group, the equivalence of the proportional relationship between the crack detection data and the comparison data in the normal data group is statistically A method for diagnosing a crack, comprising: performing a process for determining whether or not a crack has occurred in the crack diagnosis target by performing a verification by a temporary verification.
請求項8に記載のき裂診断方法。 The crack according to claim 8, wherein the test of the equivalence is a test of equivalence between a response surface regarding the proportional relationship in the diagnostic data group and a response surface regarding the proportional relationship in the normal data group. Diagnostic method.
請求項8または9記載のき裂診断方法。 The data input from each of the first and second strain sensors is further processed to pass a frequency component corresponding to a set load mode while cutting other frequency components. Crack diagnosis method.
請求項8から10のうちの何れか一項に記載のき裂診断方法。
In each of the first region and the second region, a stress acts in a predetermined direction in the first analysis model having a structure corresponding to the crack diagnosis target and having no crack in each region. According to the result of the strain distribution by the stress analysis and the stress analysis when the stress acts in the predetermined one direction in the second analysis model having the structure corresponding to the crack diagnosis target and the state with the crack. Depending on the amount of strain change that is the result of comparison with the result of strain distribution, the relative change rate of the amount of strain change in the first region and the amount of strain change in the second region is greater than or equal to the set value. In the arrangement corresponding to the two areas determined to satisfy the condition, the two areas are set as the crack diagnosis target.
The crack diagnosis method according to any one of claims 8 to 10.
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