JP7187279B2 - 部材評価システム及びその部材評価方法並びに部材評価プログラム - Google Patents
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Description
以下に、本発明に係る部材評価システム及びその部材評価方法並びに部材評価プログラムの第1実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態では、切欠き半径推定部(切欠き半径推定システム)21及び固有欠陥長推定部(固有欠陥長推定システム)22が部材評価システム20に含まれる場合について説明するが、切欠き半径推定システム及び固有欠陥長推定システムはそれぞれ単体として用いることとしてもよい。なお、本実施形態において、切欠き3とは、部材における表面から内部方向の応力分布を等価的に表現した部材表面における仮想的な切欠きであり、後述する西谷式を用いて該応力分布を切欠き半径ρとして表したものである。固有欠陥4とは、内部のグラファイト2等の影響を部材表面に欠陥として等価的に想定したものであり、後述するように、引張強さから算出される。このように、切欠き3や固有欠陥4は、部材表面に実在するものではなく、部材評価のために仮想的に表したものである。すなわち、解析モデルより得た内部方向の応力分布の影響を切欠き3(切欠き半径)として表し、内部のグラファイト2等の影響を固有欠陥4として表し、切欠き3及び固有欠陥4に基づいて評価を行うことで、精度良く効率的に部材を評価することができる。
次に、本発明の第2実施形態に係る部材評価システム及びその部材評価方法並びに部材評価プログラムについて説明する。
本実施形態では、弾塑性を考慮して切欠き半径を推定する場合について説明する。以下、本実施形態に係る部材評価システム及びその部材評価方法並びに部材評価プログラムについて、第1実施形態と異なる点について主に説明する。
また、Neuber則を用いることによって、時間やコストを要する弾塑性の有限要素解析(FEM計算)を行うことなく、弾性の有限要素解析(FEM計算)等の結果による応力分布を用いて、弾塑性応力の分布を得ることができる。すなわち、より効率的に弾塑性応力の分布を得ることが可能となる。
2 :グラファイト
3 :切欠き
11 :CPU
12 :補助記憶装置
13 :主記憶装置
14 :通信インターフェース
15 :入力部
16 :表示部
18 :バス
20 :部材評価システム
21 :切欠き半径推定部
22 :固有欠陥長推定部
23 :算出部
24 :限界値推定部
25 :安全評価部
26 :寿命評価部
27 :応力推定部
28 :半径推定部
29 :疲労限度推定部
30 :長さ推定部
100 :構造体解析・評価システム
101 :設計データ
107 :材料データベース
Claims (12)
- 対象部材の解析モデルを用いて、前記対象部材の表面における所定位置に生ずる第1応力と、前記所定位置から深さ方向に所定距離離れた位置に生ずる第2応力とを推定する応力推定部と、
切欠き半径と深さ方向の応力分布との関係を示す所定の関係性を用い、前記第1応力及び前記第2応力に基づいて、前記対象部材における前記所定位置に仮想的に想定される切欠きの切欠き半径を推定する半径推定部と、
を備える部材評価システム。 - 前記半径推定部において用いる前記関係性は、切欠き半径と深さ方向の応力分布との関係を式で示した西谷式である請求項1に記載の部材評価システム。
- 前記半径推定部は、前記関係性を用いて前記第1応力及び前記第2応力により前記対象部材における応力分布を特定し、特定した応力分布を弾塑性応力の分布へ変換し、前記関係性を用いて応力分布が前記弾塑性応力の分布となる場合に想定される切欠きの切欠き半径を推定する請求項1または2に記載の部材評価システム。
- 前記半径推定部は、Neuber則を用いて前記変換を行う請求項3に記載の部材評価システム。
- 前記応力推定部は、前記対象部材に対して推定される最大荷重状態及び最小荷重状態のそれぞれにおいて、前記第1応力及び前記第2応力を推定し、
前記半径推定部は、前記最大荷重状態に対応した切欠き半径と、前記最小荷重状態に対応した切欠き半径とを推定する請求項1から4のいずれか1項に記載の部材評価システム。 - 前記対象部材の引張強さを用いて、前記対象部材における疲労限度を推定する疲労限度推定部と、
前記疲労限度に基づいて、前記対象部材に生じている固有欠陥の長さを推定する長さ推定部と、
前記半径推定部において推定した前記切欠き半径と、前記長さ推定部において推定した前記固有欠陥の長さとを用いて、応力拡大係数を算出する算出部と、
を備える請求項1から5のいずれか1項に記載の部材評価システム。 - 前記算出部は、Lukasの式を用いて前記応力拡大係数を算出する請求項6に記載の部材評価システム。
- 前記対象部材における平均応力に基づいて、き裂進展下限界値を推定する限界値推定部を備える請求項6または7に記載の部材評価システム。
- 前記応力拡大係数と、前記き裂進展下限界値とに基づいて、前記対象部材における安全率を算出する安全評価部を備える請求項8に記載の部材評価システム。
- 前記安全率に基づいて、疲労寿命を評価する寿命評価部を備える請求項9に記載の部材評価システム。
- 対象部材の解析モデルを用いて、前記対象部材の表面における所定位置に生ずる第1応力と、前記所定位置から深さ方向に所定距離離れた位置に生ずる第2応力とを推定する応力推定工程と、
切欠き半径と深さ方向の応力分布との関係を示す所定の関係性を用い、前記第1応力及び前記第2応力に基づいて、前記対象部材における前記所定位置に仮想的に想定される切欠きの切欠き半径を推定する半径推定工程と、
をコンピュータが実行する部材評価方法。 - 対象部材の解析モデルを用いて、前記対象部材の表面における所定位置に生ずる第1応力と、前記所定位置から深さ方向に所定距離離れた位置に生ずる第2応力とを推定する応力推定処理と、
切欠き半径と深さ方向の応力分布との関係を示す所定の関係性を用い、前記第1応力及び前記第2応力に基づいて、前記対象部材における前記所定位置に仮想的に想定される切欠きの切欠き半径を推定する半径推定処理と、
をコンピュータに実行させるための部材評価プログラム。
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宮崎達二郎 ほか,複雑な表面をもつ材料のモデル化,第17回計算力学講演会講演論文集,日本,社団法人日本機械学会,2004年11月17日,第849-850頁,<DOI: https://doi.org/10.1299/jsmecmd.2004.17.849 > |
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