JP5121593B2 - 機器寿命評価方法および機器寿命評価システム - Google Patents
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Description
図1は機器寿命評価システムの第1実施形態を示すシステム構成図である。
機器寿命評価システム10は、クリープ或いは疲労に基づく機器構造の損傷を微小亀裂の進展とみなして、この微小亀裂の進展を予測することで機器寿命の評価を行うように構成される。すなわち、機器構造の損傷の累積過程を微小亀裂が進展していく過程として捉え、機器構造のひずみから得られるひずみ拡大係数をパラメータとして用いてクリープ疲労損傷による機器寿命が評価される。このため、変動負荷による塑性ひずみとクリープ疲労の重畳効果を考慮して機器寿命を評価できる。
第2実施形態は、第1実施形態の機器寿命評価システム10における機器寿命評価処理を変形した例である。本実施形態の機器寿命評価処理にあっては、機器の定常運転時に生じるクリープひずみを、応力負荷時の最小クリープ速度から算出することにより、機器寿命の評価が行われる。
第3実施形態は、第1実施形態の機器寿命評価システム10における機器寿命評価処理を変形した例である。本実施形態の機器寿命評価処理にあっては、微小亀裂の進展を、温度や圧力その他の機器使用環境に応じた異なる亀裂進展特性に基づいて予測することによって機器寿命の評価を行う。
第4実施形態は、第1実施形態の機器寿命評価システム10における機器寿命評価処理を変形した例である。本実施形態の機器寿命評価処理にあっては、機器の表面性状を考慮して機器寿命評価を行う。
第5実施形態は、第1実施形態の機器寿命評価システム10における機器寿命評価処理を変形した例である。本実施形態の機器寿命評価処理にあっては、図14に示すようにして塑性ひずみ変化およびクリープひずみ変化に応じた亀裂進展特性を設定し、この亀裂進展特性に基づき機器寿命評価を行う。すなわち、塑性ひずみ変化とクリープひずみ変化に対応した亀裂進展特性に加え、塑性ひずみ変化とクリープひずみ変化の積から把握される亀裂進展特性をも用いて機器寿命評価を行う。このため、塑性ひずみ変化とクリープひずみ変化の相乗効果によって生ずる亀裂の進展までも考慮でき、高精度な機器寿命評価を行うことができる。なお、図15に示すように、初期亀裂が限界亀裂長さに至って巨視的な亀裂が判定されたときであっても、破断現象が判定されるまで、その巨視的な亀裂の進展評価を継続するようにしても良い。
13…表面性状データベース,14…入力装置,15…表示装置。
Claims (10)
- クリープ或いは疲労に基づく機器の構造損傷による機器寿命を評価する機器寿命評価方法において、
クリープ或いは疲労に基づく機器の構造損傷を微小亀裂の進展とみなして、この微小亀裂の進展を予測することにより、機器寿命の評価を行う処理をコンピュータに実行させる機器寿命評価方法であり、
前記微小亀裂の進展は、繰り返し非弾性ひずみを、塑性変形に基づくひずみとクリープ変形に基づくひずみとに分け、前記各ひずみの変化と亀裂長さの1/2乗との積として算出されたひずみ拡大係数、に従って予測されるものであり、
このひずみ拡大係数に従って前記機器寿命の評価を行うことを特徴とする機器寿命評価方法。 - ミーゼス相当非弾性ひずみに基づいて、ひずみ分布を取得し、
前記ひずみ分布に基づき、機器の各部位のうち構造損傷が最も大きくなる部位を特定し、
前記特定した部位の構造損傷を対象として、前記機器寿命の評価を行うことを特徴とする請求項1に記載の機器寿命評価方法。 - 起動停止と定常運転を繰り返す機器を対象とし、
前記機器の定常運転時に生じるクリープひずみを、応力負荷時の最小クリープ速度から算出することを特徴とする請求項1に記載の機器寿命評価方法。 - 起動停止と定常運転を繰り返す機器を対象とし、
前記機器の起動停止に伴う塑性ひずみを、弾性解析による応力と、応力ひずみ線図および応力ひずみの集中を算出可能な計算式とを用いて取得することを特徴とする請求項1に記載の機器寿命評価方法。 - 機器の初期亀裂長さと限界亀裂長さを設定しておき、
前記機器寿命の評価を、初期亀裂長さが限界亀裂長さを超えた場合に機器が寿命に達したと判定することにより行うことを特徴とする請求項1に記載の機器寿命評価方法。 - 前記初期亀裂長さを、機器の初期欠陥や表面粗さその他の機器の表面性状に応じて設定することを特徴とする請求項5に記載の機器寿命評価方法。
- 前記微小亀裂の進展を、温度や圧力その他の機器使用環境に応じた異なる亀裂進展特性に基づいて予測することを特徴とする請求項1に記載の機器寿命評価方法。
- 前記微小亀裂の進展を、塑性ひずみ変化とクリープひずみ変化の積を用いて予測することを特徴とする請求項1に記載の機器寿命評価方法。
- 前記機器寿命の評価において初期亀裂が限界亀裂長さに至って巨視的な亀裂を判定したとき、破断現象が判定されるまで、その巨視的な亀裂に対し亀裂進展の予測を継続することを特徴とする請求項5に記載の機器寿命評価方法。
- クリープ或いは疲労に基づく機器の構造損傷による機器寿命を評価する演算部を備えた機器寿命評価システムにおいて、
前記演算部は、クリープ或いは疲労に基づく機器の構造損傷を微小亀裂の進展とみなして、この微小亀裂の進展を予測することにより、機器寿命の評価を行い、
前記微小亀裂の進展は、繰り返し非弾性ひずみを、塑性変形に基づくひずみとクリープ変形に基づくひずみとに分け、前記各ひずみの変化と亀裂長さの1/2乗との積として算出されたひずみ拡大係数、に従って予測され、
前記演算部は、このひずみ拡大係数に従って前記機器寿命の評価を行うことを特徴とする機器寿命評価システム。
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