JP3046850B2 - 配管系の応力評価装置 - Google Patents
配管系の応力評価装置Info
- Publication number
- JP3046850B2 JP3046850B2 JP3036918A JP3691891A JP3046850B2 JP 3046850 B2 JP3046850 B2 JP 3046850B2 JP 3036918 A JP3036918 A JP 3036918A JP 3691891 A JP3691891 A JP 3691891A JP 3046850 B2 JP3046850 B2 JP 3046850B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- analysis model
- piping system
- stress
- vibration
- vibration analysis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は配管系の応力評価装置に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】図３の斜視図に示すような配管系におい
て、主配管２の振動により分岐配管３が振動し、その振
動により分岐配管の付根部等に損傷が生じることがあ
る。そこで、従来は同図に示すように、分岐配管３の各
所にひずみゲージ２１を貼り付け、その出力信号をアン
プ４及びＡ／Ｄ変換器５を介してパーソナルコンピュー
ター６に入力し、そのひずみの計測結果をもとに配管の
応力評価を行っている。図４はこの応力評価装置のソフ
トウエアを示したフロー図である。
て、主配管２の振動により分岐配管３が振動し、その振
動により分岐配管の付根部等に損傷が生じることがあ
る。そこで、従来は同図に示すように、分岐配管３の各
所にひずみゲージ２１を貼り付け、その出力信号をアン
プ４及びＡ／Ｄ変換器５を介してパーソナルコンピュー
ター６に入力し、そのひずみの計測結果をもとに配管の
応力評価を行っている。図４はこの応力評価装置のソフ
トウエアを示したフロー図である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の配管系の応力評価装置では下記の問題がある。 （１）従来の装置では応力が発生すると考えられる箇所
にすべてひずみゲージを貼り付ける必要があり、作業に
手間がかかる。 （２）ひずみゲージを貼り付けるには熟練した技術が必
要であり、手軽に行うことはできない。 （３）ひずみゲージを貼り付けていない箇所の応力評価
はできない。本発明はこのような事情に鑑みて提案され
たものであり、貼り付け作業に手間を要することなく、
配管系の必要とするすべての箇所の応力が簡単に求めら
れる配管系の応力評価装置を提供することを目的とす
る。
な従来の配管系の応力評価装置では下記の問題がある。 （１）従来の装置では応力が発生すると考えられる箇所
にすべてひずみゲージを貼り付ける必要があり、作業に
手間がかかる。 （２）ひずみゲージを貼り付けるには熟練した技術が必
要であり、手軽に行うことはできない。 （３）ひずみゲージを貼り付けていない箇所の応力評価
はできない。本発明はこのような事情に鑑みて提案され
たものであり、貼り付け作業に手間を要することなく、
配管系の必要とするすべての箇所の応力が簡単に求めら
れる配管系の応力評価装置を提供することを目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明の配管
系の応力評価装置は、対象となる配管系の振動解析モデ
ルを作成するための振動解析モデル作成部を有するコン
ピューターと、上記対象となる配管系に取り付けられる
加速度計と、該加速度計が上記対象となる配管系につい
て測定した測定データをアンプ及びＡ／Ｄ変換器を介し
て上記コンピューターへ送るデータ伝送手段とを有し、
上記コンピューターが、上記振動解析モデルの振動特性
を、上記加速度計により測定された測定データから得ら
れる上記対象となる配管系の振動特性に許容誤差の範囲
内まで合致させるように上記振動解析モデルの最適化を
行う振動解析モデル最適化部と、同振動解析モデル最適
化部により最適化された振動解析モデルを用いて上記対
象となる配管系の応力分布を演算により算出する応力分
布算出部と、上記加速度計が上記対象となる配管系につ
いて測定した測定データと上記応力分布算出部が算出し
た上記最適化された振動解析モデルについての応力分布
とに基づいて実機の対象となる配管系についての任意の
点における応力を推定する実機応力推定部とを備えたこ
とを特徴とする。
系の応力評価装置は、対象となる配管系の振動解析モデ
ルを作成するための振動解析モデル作成部を有するコン
ピューターと、上記対象となる配管系に取り付けられる
加速度計と、該加速度計が上記対象となる配管系につい
て測定した測定データをアンプ及びＡ／Ｄ変換器を介し
て上記コンピューターへ送るデータ伝送手段とを有し、
上記コンピューターが、上記振動解析モデルの振動特性
を、上記加速度計により測定された測定データから得ら
れる上記対象となる配管系の振動特性に許容誤差の範囲
内まで合致させるように上記振動解析モデルの最適化を
行う振動解析モデル最適化部と、同振動解析モデル最適
化部により最適化された振動解析モデルを用いて上記対
象となる配管系の応力分布を演算により算出する応力分
布算出部と、上記加速度計が上記対象となる配管系につ
いて測定した測定データと上記応力分布算出部が算出し
た上記最適化された振動解析モデルについての応力分布
とに基づいて実機の対象となる配管系についての任意の
点における応力を推定する実機応力推定部とを備えたこ
とを特徴とする。
【０００５】
【作用】このような構成によれば配管に取り付けるのは
加速度計であり、その個数は数個で良く、取扱いが容易
である。また、解析モデルを用いて発生応力を推定する
ので、任意の点の応力が得られる。
加速度計であり、その個数は数個で良く、取扱いが容易
である。また、解析モデルを用いて発生応力を推定する
ので、任意の点の応力が得られる。
【０００６】
【実施例】本発明の一実施例を図面について説明する
と、図１はその全体斜視図で、主配管２に接続された分
岐配管３が対象とする配管であり、これに加速度計１を
数か所に取り付ける。一般に分岐配管３は幾つかのサポ
ート８を介して固定壁に支持されており、所々に弁７等
が設置されている。加速度計１からの出力はアンプ４及
びＡ／Ｄ変換器５を介してパーソナルコンピューター６
に入力する。図２はこの応力評価装置のソフトウエアの
フローを示す図であり、コンピューター内では図示のよ
うに分岐配管３を分岐配管ビームモデル１３、サポート
剛性１１、バルブ質量１２でモデル化し、解析モデル作
成１０を行う。次にこのモデルの振動数を固有振動解析
１４によって求める。求められた振動数は通常実機配管
振動数計測１６の結果とは異なるが、これはサポート剛
性１１や弁質量１２のモデル化のときの設定が実際のも
のと異なることによるものと考えられる。
と、図１はその全体斜視図で、主配管２に接続された分
岐配管３が対象とする配管であり、これに加速度計１を
数か所に取り付ける。一般に分岐配管３は幾つかのサポ
ート８を介して固定壁に支持されており、所々に弁７等
が設置されている。加速度計１からの出力はアンプ４及
びＡ／Ｄ変換器５を介してパーソナルコンピューター６
に入力する。図２はこの応力評価装置のソフトウエアの
フローを示す図であり、コンピューター内では図示のよ
うに分岐配管３を分岐配管ビームモデル１３、サポート
剛性１１、バルブ質量１２でモデル化し、解析モデル作
成１０を行う。次にこのモデルの振動数を固有振動解析
１４によって求める。求められた振動数は通常実機配管
振動数計測１６の結果とは異なるが、これはサポート剛
性１１や弁質量１２のモデル化のときの設定が実際のも
のと異なることによるものと考えられる。
【０００７】そのため、モデルの振動数を実機のそれに
一致させるようにサポート剛性１１やバルブ質量１２を
調整する必要がある。そこで、サポート剛性１１、バル
ブ質量１２の変更によるモデルの固有振動数の変化に対
する影響（感度）を感度解析１５によって求める。つま
り、解析モデルの振動数を実機の振動数に一致させるた
めには、モデル要素（設計変数）の値を修正する必要が
あり、そのため、各モデル要素の変更が振動数の変化に
及ぼす影響の度合い、すなわち感度を、感度解析１５に
より求める必要がある。ここで、感度λijとは、［数
１］式のように、設計変数ｘi （解析モデルのサポート
剛性１１やバルブ質量１２）の変化に対するモデルの固
有振動数ωj の変化率を表したものである。
一致させるようにサポート剛性１１やバルブ質量１２を
調整する必要がある。そこで、サポート剛性１１、バル
ブ質量１２の変更によるモデルの固有振動数の変化に対
する影響（感度）を感度解析１５によって求める。つま
り、解析モデルの振動数を実機の振動数に一致させるた
めには、モデル要素（設計変数）の値を修正する必要が
あり、そのため、各モデル要素の変更が振動数の変化に
及ぼす影響の度合い、すなわち感度を、感度解析１５に
より求める必要がある。ここで、感度λijとは、［数
１］式のように、設計変数ｘi （解析モデルのサポート
剛性１１やバルブ質量１２）の変化に対するモデルの固
有振動数ωj の変化率を表したものである。
【数１】 ここで、ｘi： ｉ番目の設計変数（サポート剛性やバル
ブ質量） ωj： ｊ次モードの固有振動数 次いで、実機分岐配管の振動数と解析モデルの振動数と
の比較１７を行い、感度を用いてサポート剛性１１やバ
ルブ質量１２を調整しながら両者の振動数を一致させ、
最終的な解析モデルを決定する。ここで、振動数の一致
に関しては、許容誤差δを設定して、誤差が許容誤差δ
以下であれば一致（ＹＥＳ）と見なし、許容誤差δを超
えれば不一致（ＮＯ）として感度を用いて修正（最適
化）を継続し、誤差が許容誤差δ以下となるまで、その
修正、最適化を繰り返すこととなる。このようにして最
適化された解析モデルを用いて応答解析１９を実施す
る。具体的には、図２に示す解析モデルの最適化を行っ
た後、実機分岐配管３を加振して加速度計（加速度検出
器）１により検出され実機加速度信号計測１８された実
機分岐配管３の振動データに基づいて、実機分岐配管３
の応答加速度（応答変位：加速度応答を振動数の２乗で
除算）を把握する。一方、解析モデルを用い、応答解析
１９を実施して応力分布を算出する。そして、上述の実
機の応答加速度と解析モデルにより算出された応力分布
との関係から、実機の応力分布を推定する。この推定値
をもとに応力評価２０を行う。実機の応力分布を推定す
ることにより、任意点での発生応力を推定することがで
きる。
ブ質量） ωj： ｊ次モードの固有振動数 次いで、実機分岐配管の振動数と解析モデルの振動数と
の比較１７を行い、感度を用いてサポート剛性１１やバ
ルブ質量１２を調整しながら両者の振動数を一致させ、
最終的な解析モデルを決定する。ここで、振動数の一致
に関しては、許容誤差δを設定して、誤差が許容誤差δ
以下であれば一致（ＹＥＳ）と見なし、許容誤差δを超
えれば不一致（ＮＯ）として感度を用いて修正（最適
化）を継続し、誤差が許容誤差δ以下となるまで、その
修正、最適化を繰り返すこととなる。このようにして最
適化された解析モデルを用いて応答解析１９を実施す
る。具体的には、図２に示す解析モデルの最適化を行っ
た後、実機分岐配管３を加振して加速度計（加速度検出
器）１により検出され実機加速度信号計測１８された実
機分岐配管３の振動データに基づいて、実機分岐配管３
の応答加速度（応答変位：加速度応答を振動数の２乗で
除算）を把握する。一方、解析モデルを用い、応答解析
１９を実施して応力分布を算出する。そして、上述の実
機の応答加速度と解析モデルにより算出された応力分布
との関係から、実機の応力分布を推定する。この推定値
をもとに応力評価２０を行う。実機の応力分布を推定す
ることにより、任意点での発生応力を推定することがで
きる。
【０００８】
【発明の効果】本発明によれば、次のような効果が得ら
れる。 （１）加速度計を数ケ所に取り付けるだけなので、計測
及び評価時間が短くて済む。 （２）設置作業は容易で、熟練を必要とせず、誰でも手
軽に行うことが可能である。 （３）応力は解析モデルから推定するため、任意の点で
の発生応力を推定評価することができる。 （４）局部の応力だけでなく、分岐配管全体の応力、変
位、加速度等の応答を把握することができる。 （５）ひずみゲージの貼り付け作業に手間を要すること
なく、配管系の必要とするすべての箇所の応力を簡単に
求めることができる配管系の応力評価装置を得ることが
できる。
れる。 （１）加速度計を数ケ所に取り付けるだけなので、計測
及び評価時間が短くて済む。 （２）設置作業は容易で、熟練を必要とせず、誰でも手
軽に行うことが可能である。 （３）応力は解析モデルから推定するため、任意の点で
の発生応力を推定評価することができる。 （４）局部の応力だけでなく、分岐配管全体の応力、変
位、加速度等の応答を把握することができる。 （５）ひずみゲージの貼り付け作業に手間を要すること
なく、配管系の必要とするすべての箇所の応力を簡単に
求めることができる配管系の応力評価装置を得ることが
できる。
【図１】本発明の一実施例を示す全体斜視図である。
【図２】図１における応力評価装置のソフトウエアのフ
ロー図である。
ロー図である。
【図３】従来の配管系の応力評価要領を示す説明図であ
る。
る。
【図４】図３における従来の応力評価装置のソフトウエ
アのフロー図である。
アのフロー図である。
１ 加速度計 ２ 主配管 ３ 分岐配管 ４ アンプ ５ Ａ／Ｄ変換器 ６ パーソナル・コンピューター ７ バルブ ８ サポート ９ 固定壁 １０ 解析モデル作成 １１ サポート剛性 １２ バルブ質量 １３ 分岐配管ビームモデル １４ 固有振動解析 １５ 感度解析 １６ 実機配管振動数計測 １７ 実機振動数と解析モデルとの振動数比較 １８ 実機加速度信号計測 ２０ 応力評価 ２１ ひずみゲージ ２２ 実機ひずみ計測
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−298017（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−67838（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01M 19/00 G01H 17/00 G01M 7/02
Claims (1)
- 【請求項１】 対象となる配管系の振動解析モデルを作
成するための振動解析モデル作成部を有するコンピュー
ターと、上記対象となる配管系に取り付けられる加速度
計と、該加速度計が上記対象となる配管系について測定
した測定データをアンプ及びＡ／Ｄ変換器を介して上記
コンピューターへ送るデータ伝送手段とを有し、上記コ
ンピューターが、上記振動解析モデルの振動特性を、上
記加速度計により測定された測定データから得られる上
記対象となる配管系の振動特性に許容誤差の範囲内まで
合致させるように上記振動解析モデルの最適化を行う振
動解析モデル最適化部と、同振動解析モデル最適化部に
より最適化された振動解析モデルを用いて上記対象とな
る配管系の応力分布を演算により算出する応力分布算出
部と、上記加速度計が上記対象となる配管系について測
定した測定データと上記応力分布算出部が算出した上記
最適化された振動解析モデルについての応力分布とに基
づいて実機の対象となる配管系についての任意の点にお
ける応力を推定する実機応力推定部とを備えたことを特
徴とする、配管系の応力評価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3036918A JP3046850B2 (ja) | 1991-02-06 | 1991-02-06 | 配管系の応力評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3036918A JP3046850B2 (ja) | 1991-02-06 | 1991-02-06 | 配管系の応力評価装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04254734A JPH04254734A (ja) | 1992-09-10 |
| JP3046850B2 true JP3046850B2 (ja) | 2000-05-29 |
Family
ID=12483148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3036918A Expired - Lifetime JP3046850B2 (ja) | 1991-02-06 | 1991-02-06 | 配管系の応力評価装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3046850B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7289863B2 (en) | 2005-08-18 | 2007-10-30 | Brooks Automation, Inc. | System and method for electronic diagnostics of a process vacuum environment |
| JP2009079906A (ja) | 2007-09-25 | 2009-04-16 | Toshiba Corp | 振動評価装置及び方法 |
| JP7359378B2 (ja) * | 2019-07-29 | 2023-10-11 | 国立大学法人群馬大学 | 情報板の異常検出システム |
-
1991
- 1991-02-06 JP JP3036918A patent/JP3046850B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04254734A (ja) | 1992-09-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20000216 |
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